Океанолог Дмитрий Ермаков. Фото: rshu.ruВ журнале Science недавно опубликовали серию тревожащих научных статей, из которых можно вынести, что уже в ближайшие годы на Земле случится страшное. Судите сами. По данным NASA, июль 2023 поставил абсолютный температурный рекорд за всё время регистрации данных с 1880 года – на 1,18% выше средней температуры июля с 1951-го по 1980 годы, на 0,43% выше любого июля. И это на фоне глобального потепления! А это значит, что набирают темп климатические проблемы Антарктиды, где температура этим летом поднялась до 40 °С выше нормы. Это вызвало необычное таяние на западе континента и полуострове. Ситуация в целом может привести к повышению уровня Атлантического океана вплоть до экологических потрясений – затопит прибрежные районы США и Европы. Изменение солёности океана серьёзно повлияет на флору и фауну. Ускоренными темпами продолжит таять и морской лёд, наблюдается эффект Альбедо. (Это когда тающий лёд перестаёт отражать солнечные лучи, начинает нагреваться всё сильнее). Ещё по всей планете увеличится сила циклонов. И что кажется совсем немыслимым, Гольфстрим изменит направление к 2057 году. Есть расчёты, по которым это произойдёт уже в 2025 году.
К чему приведёт разрушение гигантского конвейера воды, который переносит тёплые воды из тропиков Северной Атлантики в экваториальные и южные? Сейчас Гольфстрим смягчает и регулирует глобальную погоду планеты, это наш климат-контроль. Если его выключить, где-то зимы станут суровыми, где-то солнце выжжет жизнь – мало не покажется. Но оказалось, что учёные-климатологи или океанологи тот же текст читают иначе. За разъяснениями мы обратились к океанологу Дмитрию Ермакову, доктору физико-математических наук, заведующему отделом исследования Земли из космоса Института космических исследований РАН. Беседовали о статьях Science, катастрофах, «Фукусиме-1», климатологии и зачем учёным приходится пугать нас прогнозами.
– Дмитрий, мы планировали говорить о глобальном потеплении, но АЭС «Фукусима-1» сбросила в Тихий океан 7,8 тысячи тонн воды. Можете прокомментировать, куда эту воду разнесут течения и насколько это опасно для экологии планеты?
– На мой взгляд, опасность не слишком велика. Опубликована информация о радиоактивности сбрасываемой из реакторов воды. По приблизительной оценке, если её смешать с десятью миллионами кубических метров океанской воды – а это объём воды, который содержится в десятиметровом слое площадью один квадратный километр, – радиоактивность смеси будет не выше, чем в некоторых натуральных продуктах.
– Можно ли доверять этим оценкам?
– Можно, они косвенно подтверждаются результатами мониторинга за последствиями аварии. Уже на расстоянии тридцати километров от «Фукусимы» в океане концентрация радиоактивных веществ спадала на несколько порядков. Правда, потом некоторые радиоактивные изотопы из «Фукусимы» обнаруживали даже у побережья Канады. Но они уже не создавали угрозы для здоровья.
– Неужели эти радиоактивные воды полностью безопасны?
– Конечно, вблизи «Фукусимы» концентрация радиоактивного вещества некоторое время будет оставаться высокой. Это может нанести вред местной экосистеме. Радиоактивные элементы могут накапливаться в морских животных. Видимо, этим обстоятельством объясняется обеспокоенность некоторых соседних с Японией стран и запреты на импорт японских морепродуктов. Тем не менее, я считаю, угроза носит очень локальный и временный характер. И при надлежащем контроле не представляет существенной опасности.
АЭС «Фукусима-1». Фото: IAEA Imagebank– Как вы относитесь к прогнозам относительно увеличения количества экстремальных климатических явлений в ближайшем будущем?
– Давайте в терминах разберёмся. Явления, о которых мы говорим, экстремальны не в бытовом смысле, а в математическом. Экстремум – некий максимум, который может быть некардинально большим по сравнению со средним значением. Опубликованные Science цифры не сверхвелики, сами по себе они не впечатляют.
– Но глобальное потепление наблюдается давно.
– Да, если мыслить масштабами жизни человека. Климатическая система инерционна, случались на Земле эпохи, когда было и гораздо теплее, и холоднее. К слову, без человеческого влияния. Последние десять тысяч лет мы действительно наблюдаем некое оттаивание, идём в плюс в том числе в результате естественных циклов, которые связаны с орбитальным положением Земли, солнцем, дрейфом континентов и ещё много с чем. И в последнее время этот процесс ускорился.
– Тает Антарктида!
– Её льды несколько уменьшаются в объёмах, но никто не знает, какие темпы можно считать катастрофическими. И тает только прибрежная зона, а среднемесячные температуры материка остаются минусовыми.
Вид на поселок Пирамида и ледник Норденшельд, архипелаг Шпицберген. Фото: Вера Тюкалова– В прибрежной зоне до +38°С фиксировали.
– Там тает лед, который плавает в океане и совсем не влияет на уровень океана. Он даёт ровно тот объем воды, который вытесняет. Уровень воды может подняться только за счёт плавления льда, лежащего на суше, как происходит в Гренландии. Но это не произойдёт мгновенно, как в фильмах-катастрофах.
– Но произойдёт? Пишут, эффект Альбедо ускоряет процессы.
– Если, например, вся Земля покрыта льдом, а такое почти случалось в геологической истории, то она хорошо отражает свет, и лед должен нарастать и нарастать. Если – наоборот – лёд начинает таять, то возникает всё больше открытой воды и суши. Океан – аккумулятор тепла: солнечный свет в него хорошо проникает, он постепенно греется и отдаёт тепло суше. Возникает постепенный разгон. Чем больше открытого океана – тем сильнее Земля греется; чем больше Земля греется – тем больше открытого океана. Почему вдруг эта система не уходит в разнос, а возвращается в устойчивое состояние, – отдельный вопрос. Возможно, эффект снежного кома помогает преодолеть тектоническая активность планеты. Внутренняя энергия Земли расшатывает и греет ледники, температура последовательно растёт под действием закономерных и плавных процессов, и вдруг, к примеру, происходит крупное извержение где-нибудь на Суматре. За ним фактически наступает ядерная зима: три года на планете без урожая вообще, в небе – сажа, резкий температурный скачок вниз, всё холодное, и всё постепенно восстанавливается. То есть мы видим, что с климатом линейная логика не работает.
– Но Гренландия-то точно тает?
– Тает. Под её ледниками текут реки, но, насколько я понимаю, объёмов льда там не хватит ни для каких катастрофических последствий. Процесс начался не вчера, но Нидерланды всё ещё не затопило. Выскажу свою очень частную точку зрения. Я стою в каком-то смысле на позициях Шлимана, который Трою откопал. Верю, что Гренландию не просто так назвали зелёным островом, и она покрылась льдами относительно недавно.
– Как таяние Гренландии повлияет на уровень солёности и жизнь в океане?
– С этим больше вопросов, чем ответов. До конца природа солёности океанов непонятна. Если взять геологическую историю того же Чёрного моря, то когда-то оно было частью большого пролива, разделяющего Евразию и Африку. Потом по мере движения Африки и Евразии друг к другу начало мелеть и наконец превратилось в замкнутый водоём, как Каспийское море. Но только вот Каспийское море солёное, а Чёрное было пресноводным: там жила пресноводная фауна. Примерно десять тысяч лет назад произошла геологическая катастрофа, прорвало проливы, вода потекла через Босфор в Средиземное море, то есть Чёрное море стало заливом Средиземного. Из Средиземного моря по низу потекла солёная атлантическая вода. Пресноводную фауну Чёрного моря вытеснила океаническая, но на данный момент солёность Чёрного моря вдвое ниже, чем солёность Атлантического океана: 17–18 промилле против 35. Почему – вопрос. Атлантический – самый солёный океан Земли, и распреснить его водами Гренландии, конечно, не получится, он слишком большой. Происходит это постепенно, и жизнь, думаю, приспособится к этому. Только поверхностный слой пресной воды будет плёнкой сверху лежать.
В рамках проекта OMG для измерения глубины и солености воды были сброшены зонды во фьорды вдоль побережья Гренландии. Фото: NASA / JPL-Caltech– Почему?
– При одинаковой температуре пресная вода имеет меньшую плотность, и эти слои могут не смешиваться бесконечно долго. И температура, и солёность океана неоднородны. Тут баланс нарушается главным образом тем, что при нагреве океана высвобождаются газы, усиливая парниковый эффект. Поделюсь забавным наблюдением, о котором мне рассказали пару лет назад на одной конференции в Институте океанологии РАН. На одном мысу арктического побережья появилась колония моржей, которая ранее там не наблюдалась, то есть произошёл сдвиг в экологической ситуации. Колония доросла чуть не до тысячи голов. Но главное (историческое) название этого мыса – Моржовый. Почему его назвали Моржовым? Не имеем ли мы дело с регулярными изменениями микроклимата? Человек склонен своими линейками всё мерить. А Земля огромна, многообразна, факторов и колебаний с различными периодами – множество. Как они сложатся? Может, мы все вымрем в каком-нибудь глобальном пожаре или оледенении, но потом всё здесь расцветёт, придут другие люди и удивятся, почему здесь никто не живёт, как здесь хорошо.
– Повлияют ли изменения Атлантики на Гольфстрим?
– Разумеется. Как именно – сказать сложно, на этот счёт есть множество сценариев. Никто не обещал, что жизнь на Земле всегда будет комфортной, а мягкий климат – вечным. Зарождение цивилизации в том виде, в каком мы сейчас знаем, десять тысяч лет назад поразительным образом совпадает с началом таяния ледника. Начало теплеть – сформировалась новая океаническая циркуляция. Практически все современные циркуляционные модели, которыми оперируют современные климатологи, говорят о том, что Гольфстрим будет разрушен. Ничего вечного нет, он может распасться на отдельные русла, потерять интенсивность, изменить направление. Его разрушение – вопрос времени.
– Science пишет, это может случиться уже в 2057 году.
– На чём основаны эти прогнозы? Какие факторы они учитывают? Достаточно ли этих факторов? В этих сценариях, например, в качестве фактора неопределённости закладывается стратегия поведения человечества. Сейчас практически все климатологи сходятся на том, что наблюдаемый темп потепления связан с деятельностью человека. Но возникает вопрос: если бы не было людей, то наблюдалось бы потепление, но только более медленное? В геологическом прошлом Земли континенты располагались иначе, Гольфстрима не было, а климат при этом был вполне комфортен для жизни.
– Куда повернёт Гольфстрим?
– На климатических моделях это вряд ли можно разглядеть. Человечеству пока ещё не хватает вычислительных мощностей и алгоритмов для просчёта. Если говорить бытовым языком, Гольфстрим утонет. И может быть, не проникнет далеко на север к полярным областям, потому что там тоже распреснено и не так холодно. В результате температурный контраст вод в Атлантическом океане уменьшится, верхние слои потеплеют.
Карта течения Гольфтрим. Фото: RedAndr / Wikipedia– И на Земле похолодает?
– Парадокс: станет ли холоднее или теплее с ходу сказать нельзя. Разные модели разное показывают. Где-то похолодает, где-то потеплеет. Самые быстрые темпы потепления регистрируются на нашем арктическом побережье, где происходит деградация вечной мерзлоты и высвобождение парниковых газов. Все климатические модели исходят из некоторых стационарных условий, а ведь наша планета живёт и меняется. Континенты плавают, скорость их движения – миллиметры в год, скорость вращения – сотые доли градуса. Ширится Восточно-Африканский разлом. Сами по себе эти процессы очень медленные, но они периодически вызывают катастрофические последствия. Вероятно, человечество застало, как сформировалась Нева: её прорвало, система озёр соединилась с Балтийским заливом. А как спрогнозировать мощные извержения вулканов, резко меняющие климат? Польза климатических моделей не в конкретных прогнозах, а чтобы создать каталог возможных сценариев, предложить человечеству сделать разумный вывод.
– И научиться управлять климатическим балансом?
– Не уверен, что мы способны влиять на климатический баланс. Но главная опасность в том, что неудачный эксперимент над климатической системой люди могут поставить только один раз.
– Воздействовать на магнитный полюс?
– Ну, это монстр, с которым люди не справятся. К нему очень много вопросов, но, по-видимому, магнитное поле определяется движением магмы внутри Земли. Там инерция огромная, масса сопоставима с массой планеты, эта жидкость течёт медленно и тянет за собой континенты, остановить её невозможно. Проще что-то мощное взорвать в месте, где кора потоньше: в разломах, в местах, где постоянно происходят извержения вулканов, на Яве где-нибудь. США однажды предприняли попытку повлиять на тропические циклоны. Эти ураганы формируются над Атлантикой в тропическом поясе и несутся в Америку, принося ветры огромной разрушительной силы, осадки и нагонную волну, которая захлёстывает прибрежные города. На ураганы сбрасывали ядерные бомбы, желая уничтожить в зародыше. Проект успехом не увенчался, мощности ядерных зарядов не хватило даже на отдельные ураганы. По энергетике катастрофических атмосферных процессов работы есть и у нас – вообще в России, в нашем институте и конкретно в моей докторской. Есть в нашей атмосфере такие процессы передачи энергии и влаги под названием «атмосферные реки». По небу текут реки. Если посчитать расход влаги в каждой из них, он сопоставим с Амазонкой.
Анимация движения атмосферной реки в январе 2017 года. Фото: NOAA/ESRL/PSD– Прямо над нами сейчас Амазонка течёт?
– Над нами – нет. Эти реки любят формироваться над океанами и течь по относительно постоянным руслам. Точнее, они больше похожи на пересыхающие ручейки огромных масштабов. Выходя на сушу, ударяются о какую-нибудь возвышенность, выпадают осадками, выделяют энергию, которая идёт на хаотическое движение. У этих рек даже названия есть: например, Ананасовый Экспресс, который начинается на Гавайях и через Тихий океан идёт к северу Калифорнии, принося сильные осадки, ветры. Есть реки, которые аналогично формируются над Атлантикой, а дальше или попадают на Великобританию, или отклоняются на восток к Европе, или греют Арктику, растапливая её льды. Можно посчитать потенциальную энергию, которая протекает через русла этих рек. Поставьте на огонь чайник – литр воды испарится за 20–30 минут. Если этот пар обратно сконденсировать в воду, то выделится энергии столько же, сколько этот чайник потратил на выпаривание, а это немало. Так вот если оценить потенциал даже не всей реки, а всего лишь её одного географического градуса (километров 50 в средних широтах), то за одну секунду в ней выделяется энергии больше, чем на всех электростанциях Земли.
– На что влияет эта энергия?
– Во-первых, это механизм перераспределения тепла и влаги между нагретыми экваториальными тропическими широтами – и средними, и высокими. За счёт него мы чувствуем себя в относительно комфортных условиях. Атмосферные реки в северном полушарии достигают даже Арктики и греют более или менее равномерно нас всех. Но эти русла смещаются. В те же десять тысяч лет назад Сахара была степью, по которой бродили доисторические лошади, а люди рисовали наскальные рисунки. Но влага оттуда сместилась чуть западнее, она теперь идёт в лучшем случае над Средиземным морем, а иногда ещё выше забирается. И Сахара стала пустыней.
– Над нами подобное смещение произойдёт?
– Безусловно, хотя на суше немного другие законы – влияет рельеф. Воздушные потоки не могут перетечь через горы, и возникают замкнутые области с постоянным микроклиматом, как в Кисловодске. Там, где воздушная река пересохнет, станет суше и холоднее. Куда она придёт – воздушные массы начнут разбиваться о хребты, начнут происходить постоянные наводнения, нарастающая климатическая истерия.
– Я заметила, что 30 лет назад можно было в бадминтон на улице часто играть, а теперь каждый день ветрено. Это связано с системой «океан – атмосфера»?
–Такие связи проводить надо с большой аккуратностью. Сейчас уже говорится, что за последние 30 лет мы наблюдали два климата: один в 1960–1990-е, другой – с 1990-х по сей день. В конечном итоге на базовое состояние стандартного климата влияют разные факторы: активное солнце или неактивное, взаимное положение континентов, параметры орбиты Земли… А ещё больше влияет сочетание этих факторов. Вот сейчас южное полушарие Земли – более влажное, чем северное, потому что на севере больше суши. Влажный воздух перетекает из Южного полушария в Северное. Термический экватор смещён на север от географического экватора на пять градусов. Формируется асимметрия климатической системы. На фоне этого из-за тектонической активности возникают новые горы, хребты и долины. Меняются воздушные течения. В океане тоже меняются течения. И там, где была пустыня, расцвели джунгли.
– Уровень океана поднимается?
– Да, но этот рост измеряется в миллиметрах. В основном это происходит не из-за таяния ледников, а за счёт нагрева океана, то есть термического расширения. Массы воды на планете ведь огромны.
– Побережье Европы и США зальёт?
– Воды для этого хватит. Во времена Юрского периода до динозавров Европа из себя представляла архипелаг островов, мы можем вернуться к этому состоянию. Почему нет?
Коровы у дома в Северной Каролине после урагана Флоуренс. Фото: Jo-Anne McArthur / Unsplash – Но откуда тогда берутся прогнозы-катастрофы? Может, это пиар-ход людей, которые вложили крупные суммы в зелёную энергетику?
– К сожалению, в современной ситуации ни одно научное достижение не будет широко признано без пиар-компании. Даже имеющие перспективы технологических внедрений и прорывов нуждаются в раскрутке. Пиар влияет на то, что научный прогресс может пойти по совершенно иному сценарию. Ещё недавно человечество мечтало дружно лететь в космос, и передовая мысль работала на эту идею. Сейчас все о космосе уже подзабыли и хотят погрузиться в миры виртуальной реальности или создать новый вид человека, который грозит прийти на место создателю. Деньги вкладывают не в космонавтов, а в программистов, и серьёзные научные открытия в области космоса могут остаться незамеченными.
– Мир вкладывает деньги в океанологию и климатологию?
– Отдельные игроки есть. Но люди, идущие в науку, конечно, заранее отдают себе отчёт в том, что это не самый простой и не самый быстрый способ обогатиться. Учёным просто интересно заниматься своим делом. Потом выясняется, что дальнейшие исследования требуют технологии и людей, популяризации и денежных вливаний. И начинаются попытки объяснить, почему исследования интересны и ценны для всех остальных. С климатологией всё более или менее понятно, человеческой цивилизации хочется жить долго, постепенно развиваться, накапливать знания, расти над собой. Но всегда есть риск ошибиться. Климат описывается большими интервалами времени. И чтобы хотя бы робко проверить предсказания климатической модели, надо, во-первых, долго жить, а во-вторых, накопить однородные, хорошие по качеству признаваемые данные. Иными словами, работать со спутниковыми измерениями. Научную аппаратуру на спутники начали устанавливать с конца 1960-х, поначалу она была обзорного типа. Системные гидрометеорологические данные со спутников накапливаются лет тридцать, что для климатолога не срок, а лишь точка на шкале времени.
– Данные спутников – общие для всех учёных Земли?
– Да, они открыты по многим программам. В частности, есть программа Всемирной метеорологической организации. Есть вопросы к качеству этих данных, однородности и согласованности между собой. Каждая страна запускает спутники прежде всего в своих интересах, а потом уж делится с другими. Сейчас нарастают глобальные международные архивы, которые достигают по протяженности того интервала, который можно считать стандартным климатом. И встаёт вопрос: куда с этой линейкой длиной в 30 лет идти. За прошлые хотя бы миллионы лет этих измерений нет. А в целом наука интернациональна, общение научное сохранилось, и всё развивается в общем русле.
– В чём тогда практическая польза климатологии, если ничего не понятно?
– Практическая польза – всегда в косвенных эффектах, это судьба любой науки. По некоторым сведениям, зачатки медицины были ещё у неандертальцев. Мы сейчас с точки изучения климата и вообще Земли – в положении неандертальцев. Есть основания считать, что в будущем она будет крайне полезной. Как минимум – сопутствующими техническими открытиями. Чтобы добиться нормальной информации из космоса, нужно организовать устойчивую дальнюю связь, хорошее геопозиционирование и т.д. Современную климатическую модель могут просчитывать только суперкомпьютеры, то есть она влечёт за собой развитие вычислительной техники, алгоритмов, моделей описания природных сред. Но, может быть, человечество столкнётся с ситуацией, когда придётся сыграть ва-банк с климатической системой. Климатологи в том числе за счёт кооперации с геофизиками, геологами, биологами, метеорологами провоцируют развитие всё более точных и детальных описаний природных сред. Подозреваю, что в какой-то момент климатология должна слиться с неким ответвлением социологии, потому что пока ещё человек считается внешним фактором для климатической системы, но вообще-то он в неё включён.
– И благодаря климатологии лучше осознал изменчивость мира?
– И хрупкость его. Одна из стратегий выживания человечества, актуальная и обсуждаемая сейчас, – так называемая климатическая адаптация. Суметь приспособиться к изменениям планеты быстрее, чем за нас это сделает эволюция. Тут много возможностей: и создание микроклимата, и какого-то регулирования, может быть, изменения в геноме человека, которые позволят жить при других климатических условиях. Это вопросы будущего.
– Так значит, резкого изменения климата не ждать в ближайшие 30 лет?
– На бытовом уровне – нет. С точки зрения науки, они считаются резкими уже сейчас. Как это проявляется? На Новый год снега стало меньше. Кому-то даже больше нравится. Живём и радуемся жизни, разнообразной и вечно изменяющейся.
