2.4. Естественные среды (природа-1): климат и экология
14.Так да светит свет, даже если никто из людей не увидит его.
Бог увидит.
(Борхес)
Климатические изменения и природные ритмы
Глобальные изменения климата
К настоящему времени палеоклиматология собрала достаточное количество данных, чтобы со значительной долей уверенности делать заключения об эволюции земного климата. С точки зрения физики средняя температура поверхности земли определяется балансом трех факторов:
Тепла, получаемого Землей от Солнца (эта величина может считаться постоянной в течение всей геологической истории Земли, то есть свыше 4,5 миллиардов лет);
Тепла, излучаемого Землей в космическое пространство (эта величина зависит от ряда обстоятельств, прежде всего, от среднего альбедо Земли, от плотности и состава атмосферы);
Тепла, запасенного в недрах Земли (имеется, по крайней мере, два механизма разогрева земного ядра – распад радиоактивных элементов и сжатие ядра; перенесение тепла от ядра к поверхности Земли происходит, по современным представлениям, конвективными токами в мантии).
В свою очередь, картина распределения температур по поверхности Земли определяется балансом следующих факторов:
Средней температурой земной поверхности;
Углом наклона земной оси к плоскости эклиптики (существует ряд моделей, в которых этот параметр ощутимо менялся за последний миллиард лет, но с точки зрения элементарной механики к таким изменениям может привести только астероидный удар такой силы, что земная кора расплавилась бы; мы будем считать величину наклона земной оси постоянной величиной);
Прецессией земной оси;
Состоянием гидросферы Земли (площадью океанов, распределением материков, океаническими течениями);
Состоянием атмосферы и характером ее циркуляции.
Результаты палеоклиматологических исследований можно кратко изложить следующим образом:
1. Существует долговременный тренд на понижение средней температуры Земли, что, по мнению палеонтологов, объясняется постоянным повышением содержания свободного кислорода в атмосфере Земли, которое происходило на протяжении всего фанерозоя. Это понижение температуры носит крайне медленный характер (сотни миллионов лет на один Кельвин) и не оказывает влияния на социосистему.
2. Существует два относительно стабильных климатических состояния Земли – криоэра и термоэра. Для криоэр характерна выраженная широтная и сезонная зональность, покровное оледенение арктических и антарктических районов и полярных морей, выраженная сухость климата. Уровень океанов низкий, тепловой перенос осуществляется, прежде всего, океаническими течениями. В термоэрах широтная и сезонная зональности выражены слабо, оледенение отсутствует, климат влажный, уровень океанов высокий. Тепловой перенос осуществляется, в основном, воздушными течениями (муссонами).
В криоэрах полюса (по крайней мере, один) располагаются на материках, в термоэрах – в океанах, свободных ото льда. Для криоэр характерны мощные теплые течения типа Гольфстрима, перемещающих теплую воду от экватора к полюсам и столь же мощные холодные циркульполярные течения. В умеренных широтах температура морей превышает температуру суши, что приводит к возникновению интенсивных континентальных антициклонов и препятствует проникновению теплых и влажных ветров в глубину континентов. В термоэрах существует свободная циркуляция водных масс вдоль экватора и развивается экваториальное течение, переноса теплой воды от экватора к полюсам не происходит, температура суши и воды одинакова, значимых антициклонов не возникает, теплые и влажные воздушные массы пронизывают континенты с юга на север, устанавливая ровный и мягкий климат.
|
Криоэра |
Термоэра |
Океаническая циркуляция |
Одна конвективная ячейка: вода охлаждается у полюсов до 4 градусов (вследствие наличия полярных ледяных шапок) и «тонет»: по дну ледяная вода перемещается в экваториальную зону (холодное антитечение), по поверхности теплые экваториальные воды перемещаются к полюсам (теплое течение), замыкая ячейку конвенции. Отклонение экваториального течения в сторону полюсов происходит из-за концентрации суши в тропической зоне; теплые течения увлажняют полярные области, способствуя росту ледяных шапок. |
Циркуляция воды происходит не по термическому, а по галинному механизму: соленость экваториальных вод выше вследствие испарения, они «тонут», отдают лишнюю соль и вновь всплывают в той же климатической зоне; вода из экваториальной области практически не отводится. Экваториальное течение замкнуто и не выходит из тропической зоны. Климат полярных областей сравнительно теплый, ледяные шапки отсутствуют. Водные массы перемещаются, в основном, в широтном направлении (вращение Земли). Водный обмен между полюсами и экватором осуществляется по схеме с двумя ячейками с апвелингом в средних широтах. |
Атмосферная циркуляция |
Вследствие разницы температур между морем и сушей развиваются крупные зимние континентальные антициклоны, переносящие холод к окраинам материка и препятствующие проникновению теплого морского воздуха вглубь материка. Сложная трехячеистая конвективная схема. |
Разница температур между континентом и океаном незначительна, зимние антициклоны не выражены. Имеется одна ячейка атмосферной циркуляции: испарение воды на экваторе, перенос водяных паров к полюсам, конденсация воды на полюсах. Климат на полюсах влажный, в экваториальной зоне - сухой |
3. Все климатические изменения, по-видимому, носят периодический характер. Криоэры и ледниковые периоды происходят с периодичностью порядка 150 миллионов лет (хотя эта периодичность нарушается, по крайней мере, один раз – отсутствуют следы оледенения в Юрском периоде; кроме того, длительности разных ледниковых эпох отличаются в два-три раза). На основании изучения прецессии земной оси установлены (и подтверждены данными палеоклиматологических исследований) среднепериодичные1 климатические циклы длительностью в 100 тысяч лет и короткопериодичные - длительностью 42 тысячи лет, 24 тысячи лет, 13 тысяч лет. Существуют серьезные аргументы в пользу существования сверхкороткопериодичных циклов – 2.500 лет, 1.200 лет и «мгновенных» - 180 лет, 80 лет. Совершенно надежно установлены погодные циклы, связанные с солнечной активностью: 44 года, 22 года, 11 лет.
Цикличность |
Периодичность |
Проявление |
Мгновенная |
Десятилетия (11 лет, 22 года, 44 года, 80 лет, 180 лет) |
Небольшие погодные изменения, кратковременные ледниковые пульсации |
Сверхкороткопериодичная |
Столетия (1200 лет, 2500 лет) |
Значительные колебания («малый Ледниковый период») |
Короткопериодичная |
Тысячелетия (13 тысяч лет, 24 тысячи лет, 42 тысячи лет) |
Стадиальные и межстадиальные эпизоды в пределах оледенений |
Среднепериодичная |
Десятки тысячелетий (100 тысяч лет) |
Оледенения и межледниковья |
Геологическая |
Сотни миллионов лет (150 миллионов лет) |
Крио- и термоэры |
Планетарная |
Миллиарды лет |
Тренд к похолоданию |
В процедуре прогнозирования играют роль мгновенные колебания (11 – 44 года) и сверхкороткопериодическая активность, 1200 летний и 2500 летний циклы, которые должны рассматриваться как долговременный и не зависящий от человеческой активности тренд.
Заметим, что оценки перспективного мирового энергопотребления в значительной степени опираются на прогноз динамики климата Земли.
Модель глобального потепления
В настоящее время в западном академическом сообществе считается общепринятой так называемая «теория глобального потепления», согласно которой средняя температура поверхности Земли в последние десятилетия устойчиво повышается. По мнению сторонников «теории глобального потепления» этот процесс носит антропогенный характер и обусловлен выбросом в атмосферу «парниковых газов» (CO2, CH4, HFCs2, PFCs, N2O, SF6). Согласно «Киотскому протоколу»3 (1997 год) развитые страны должны до 31 декабря 2012 года сократить выбросы перечисленных газов на 5,2% по отношению к уровню 1990 года (в том числе, европейские страны – 8%, Канада и Япония – 6%, Россия и Украина должны сохранять выбросы на уровне 1990 года).
Вокруг «Киотского протокола» был сформирован искусственный рынок квот на выбросы парниковых газов. Объем этого рынка составляет в настоящее время 10 миллиардов евро, прогнозируется его увеличение к 2012 году до 20 миллиардов евро4.
Научная обоснованность предположений, положенных в основу «Киотского протокола», вызывает сильные сомнения:
Во-первых, не существует никаких прямых доказательств, что содержание «парниковых газов» в атмосфере связано с выбросами этих газов. Данная гипотеза выглядит правдоподобно, но не учитывает возможности существования буферных механизмов в атмосфере Земли и Мировом Океане. Насколько можно судить по данным палеоклиматологии, рост количества CO2 в воздушной среде приводит только к смещению равновесия между карбонатами и бикарбонатами в море (то есть, к образованию или растворению залежей мела).
Во-вторых, не существует сколько-нибудь приемлемых доказательств того, что перечисленные в приложениях к «Киотскому протоколу» газы способны вызвать «парниковый эффект», то есть эффективно влиять на механизмы взаимодействия Земли с солнечным излучением. Астрономические параллели (планета Венера) относится к планете с совершенно другим составом атмосферы5.
В-третьих, в настоящее время Земля находится в криоэре, и ее климат является весьма холодным по сравнению, хотя бы, с третичным периодом. Даже за последние 10 тысяч лет можно выделить ряд столетий с гораздо более теплым климатом, чем на границе XX и XXI веков. Все предыдущие потепления, очевидно, никак не связаны с человеческой деятельностью и выбросом «парниковых газов». Не понятно, на каком основании можно приписывать антропогенное происхождение текущему потеплению.
Врезка 9
Семинар Санкт-Петербургской Школе Сценирования по теме «Мифы Чернобыля», 2006 год.
( выдержки из дискуссии)
P: Модель «ядерной зимы» описывала самую настоящую катастрофу планетарного масштаба. В «ужастиках» 1960-х годов лишь предполагалось, что «в ядерной войне не будет ни победителей, ни побежденных», исследования Н.Моисеева превратили это предположение в уверенность.
Y: Как раз в период 80-х – 90-х выходят книги и фильмы, построенные в логике «ядерной зимы». Помните: «Первый день спасения» В.Рыбакова, мы его ждали, он был экранизирован под названием «Письма мертвого человека»
L: Тогда еще Вячеславу Рыбакову дали государственную премию. Он был молодым и малоизвестным автором. Тогда же был написан «Атомный сон» С.Лукьяненко, «Почтальон» Д.Брина и , кстати, экранизирован, «Ферми и стужа» Ф.Пола.
Р: Насколько построения Н.Моисеева – К.Сагана реальны, мне судить трудно. Но в сущности, речь идет об имитационной модели, связь которой с действительностью неочевидна: мы не умеем считать атмосферную циркуляцию и не представляем себе, какие компенсаторные механизмы могут включиться… А ведь могут и не включиться?.. в случае выброса в атмосферу огромных объемов пепла и пыли.
F: Однако хватило…В последующие годы «ядерная зима» породила два взаимосвязанных научно-общественных мифа. Во-первых, «ядерная зима» сама собой превратилась в зиму «астероидную». К концу 1980-х столкновение с астероидом на полном серьезе начали рассматривать в качестве причины гибели динозавров. Авторам этой гипотезы было глубочайшим образом наплевать, что столкновение земли с астероидом привело бы к выбросу в атмосферу сравнительно крупных частиц, которые в модели Н.Моисеева создали бы недолгие «сумерки», но никак не эффект стабильной температурной инверсии – «зиму». Закончилось все это тем, что «астероидная угроза» превратилась в один из ведущих механизмов «распила» бюджетных ассигнований на науку. По ходу дела сняли насколько рекламных фильмов, из которых в памяти остался «Армагеддон» и «Столкновение с бездной».
Во-вторых, сознание обывателя совместило гипотезу Альвареса о гибели динозавров с разговорами о Чернобыльской катастрофе и ее последствиях, в результате чего родилась совсем уже мистическая картина «ядерной зимы, порожденной множественными взрывами на атомных станциях».
P:Это еще не все, друзья, в 1990-х свершилось страшное! «Творчески» переработав концепцию «ядерной зимы», европейская наука создала на том же «движке» теорию глобального потепления и парниковых газов. Генрих Саулович Альтшуллер, создатель ТРИЗа и РТВ, назвал бы такой прием мышления «переходом к антисистеме» и предсказал бы появление «бисистемы», представленной фильмом «Послезавтра» и гипотезами об исчезновении Гольфстрима вследствие таяния льдов Арктики.
Y: А за вторую половину 1990-х годов эту дурацкую теорию превратили в политическую практику, оформили в виде Киотского протокола, который был положен в основу нового крупного бизнеса, а именно, торговли квотами на парниковые газы. Опять-таки, было снято несколько рекламных роликов, из которых выделяется фильм «Послезавтра», в котором «глобальное потепление» оказывается механизмом, запускающим «не-ядерную зиму». ESCAPE
Принимая, что в настоящее время климат северного полушария Земли действительно меняется в сторону потепления6, мы должны выбирать между «теорией глобального потепления», носящей все признаки катастрофизма (притом, антропогенного катастрофизма) и альтернативной моделью естественного геосферного процесса.
«Теория глобального потепления» представляется прагматически опасной, поскольку исходит из принципиальной управляемости (притом, даже не техническими, а правовыми и экономическими методами) глобального процесса в атмо- и гидросфере Земли. Эта «теория» может стать основанием для возложения политической и экономической ответственности за этот процесс на страны, не ратифицировавшие «Киотский протокол». Наконец, «теория», сводящая все многообразие климатических процессов к «парниковым газам», препятствует свободному обсуждению проблематики изменений климата и воздействия этих изменений на различные сферы человеческой жизни.