Чем пахнет дождь? Ясные ответы на туманные вопросы о климате и погоде - Саймон Кинг

миграций. Было высказано предположение, что к 2050 году, если не будет предпринято никаких мер по борьбе с изменением климата, появится более 143 миллионов климатических беженцев – в основном из Экваториальной Африки, Южной Азии и Латинской Америки. Самые бедные слои населения будут вынуждены сниматься с мест из-за сокращения производства зерна, недостатка воды и подъема уровня моря. И речь идет не только о развивающихся странах – пострадает и развитый мир.

Парижское соглашение 2018 года утверждает, что общемировую температуру необходимо удержать хотя бы на уровне около полутора градусов выше доиндустриального уровня, но считается, что и это значение все-таки вскоре не устоит. Кроме того, по некоторым оценкам, даже если необходимую температуру удастся сохранить, уровень моря к 2100 году, скорее всего, все равно повысится на 50 см (и это еще сравнительно консервативный показатель – нам доводилось встречать и более агрессивные климатические модели). Это значит, что таким крупным прибрежным городам, как Нью-Йорк, Майами, Лондон, Бангкок и Шанхай будет грозить затопление. Всего повышение уровня моря будет угрожать более чем 500 крупным городам. Многим их жителям придется переехать вглубь континента. В более жарком мире пустыни начнут двигаться на север – и в том числе большую часть Средиземноморья ожидает опустынивание. Если не принять меры, жители стран средиземноморского бассейна тоже вынуждены будут уехать на север. Подобные климатические миграции вряд ли станут непосредственной причиной конфликта, однако они наверняка вызовут нестабильность, которая, как подсказывает история, всегда угрожает миру.

Изменение климата

Природные изменения климата

Изучение климата Земли в прошлом – невероятно сложная задача. Предмет изучения огромен. Чтобы понять нынешние и будущие изменения климата, важно прежде всего разобраться с климатическими ритмами, существовавшими до того, как антропогенный фактор стал ключевым в этом вопросе.

История климата в двух словах выглядит так: Земля всегда переживала климатические изменения – среднегодовая общемировая температура падала настолько, что наступали ледниковые периоды, а затем поднималась до такого уровня, что исчезали даже полярные ледовые шапки. За последний миллиард лет случилось пять или шесть оледенений, между которыми наступали короткие более теплые эпохи, так называемые межледниковья. Самое раннее оледенение произошло 2,4–2,1 млрд лет назад, а пик последнего наступил 18 тысячлет назад. В то время средняя общемировая температура была на шесть градусов ниже, чем сейчас. Повторимся: всего на шесть градусов ниже, но этого было достаточно, чтобы Земля погрузилась в ледниковый период.

Кажется, что шесть градусов – это мало, однако это общемировая температура, средняя по всей поверхности нашей планеты – от Северного полюса до экватора и далее до Южного полюса, включая все, что между ними. Это средняя температура за все сезоны: зимние и летние, сухие и влажные, холодные и жаркие. С климатической точки зрения разница в шесть градусов просто колоссальна.

Во время последнего ледникового периода медленное падение температуры привело к формированию ледяного покрова, который, в свою очередь, начал распространяться от полюсов к умеренным широтам. Пресная вода стала льдом, как следствие этого, значительно понизился уровень моря, а доступной для круговорота воды и водяного пара стало меньше. Ледниковые периоды характеризуются отсутствием осадков: под ледяным покровом земля страдает от засухи и опустынивания. Механизмы, управляющие мировой погодой в наши дни, в ледниковую эпоху были куда менее выражены: ослабевали процессы конвекции, испарения, распределения водяного пара посредством сильных ветров; погодные фронты также проявлялись весьма незначительно. Есть также убедительные свидетельства того, что ослабление крупных океанических течений приводит к сдвигам климата. Теплые течения, которые переносят тепло на север и обращают холодные глубинные воды на юг, не могут функционировать нормальным образом во время ледниковых периодов.

Но что первично? В пределах ледниковых периодов происходят заметные колебания. Эта система гораздо сложнее, чем просто очень сильный холод. В течение ледникового периода тоже наблюдаются минимальные и максимальные общемировые температуры. До сих пор ледниковые периоды, наступавшие на Земле, были связаны с естественной разницей в уровне солнечного излучения. При всех переменных, касающихся климата и погоды, восходы и закаты Солнца – это известная константа, однако уровень солнечного излучения в долгосрочной перспективе может колебаться. Его интенсивность меняется, что оказывает значительное влияние на климат Земли, на жизнь и биоразнообразие. Суммарная солнечная активность циклична, солнечный цикл составляет примерно 11 лет, и от этого во многом зависит скорость похолодания или потепления, вызванных другими процессами.

Форма орбиты Земли, или эксцентриситет, тоже колеблется со временем. Каждые 100 тысяч лет орбита становится сначала более вытянутой, почти эллиптической, а потом снова практически круглой. Когда орбита эллиптическая, Земля сильнее удаляется от Солнца, что в соответствующие времена года приводит к резкому похолоданию. Сейчас Земля как раз на эллиптической орбите. Она оказывается дальше всего от Солнца, когда в Северном полушарии наступает лето. Угол наклона Земли меняется раз в 41 тысячу лет – с 21,3 до 23,4 градуса. Чем больше угол, тем больше разница между временами года: лето жарче, а зима суровее. Это тоже вносит свой вклад в земной климат, причем даже больший, чем расстояние планеты от Солнца. Уровень солнечного излучения также зависит от того, насколько колеблется, подобно волчку, ось вращения Земли – это называется прецессией. Эти колебания связаны с действием на Землю притяжения Солнца и Луны. При сильной прецессии уровень солнечного излучения может значительно снизиться, что вызовет соответствующее изменение климата Земли. Однако действуют и другие процессы. Механизм положительной обратной связи ускоряет похолодание или потепление, стоит погодному маятнику качнуться в одном из этих направлений. Увеличение площади Земли, покрытой ледниками, ведет к увеличению альбедо, планета отражает больше солнечного света и меньше его поглощает (соответственно, поступает меньше тепла), это приводит к дальнейшему снижению температуры. Хоть подобные системы и не всегда работают как часы, в истории Земли были периоды быстрого похолодания, которое само по себе ускоряло образование льда и его распространение на большие территории.

Еще один механизм, действующий во время ледниковых периодов – снижение содержания углекислого газа. Дело здесь по большей части в его поглощении морями и океанами. Двуокись углерода – мощный парниковый газ, который отлично задерживает тепло, чем повышает температуру нижней части атмосферы. Связывание углекислого газа во время продолжительных холодов препятствует нагреву атмосферы, так что общемировая температура падает еще сильнее. Но как только газ высвобождается, начинается быстрое потепление, и климат вновь меняется.

Стоит еще отметить, что крупные извержения вулканов также оказывают на климат огромное влияние. Большие объемы пепла и вулканической пыли, которое выбрасывается в верхнюю атмосферу при крупных извержениях, могут оставаться там месяцами, если не годами, а это снижает интенсивность солнечного излучения. Трудно вычислить, впрочем, влияет ли это краткосрочное охлаждение сильнее, чем образование при извержениях новых парниковых газов,