Бабочка и ураган. Теория хаоса и глобальное потепление
Шрифт:
Фазовая плоскость динамической системы «хищник — жертва».
* * *
Одна из причин, по которой изменение климата стало одной из самых актуальных тем начала XXI века, относится к социологии: любое аномальное погодное явление, в том числе никак не связанное с изменением климата, может быть заснято очевидцем и показано телеканалами всего мира. К примеру, средства массовой информации объясняют глобальным изменением климата разрушительное цунами, которое обрушилось на Индонезию в 2004 году, или ураган Катрина, от которого пострадал Новый Орлеан в 2005-м. Тем не менее причиной этих катастроф не было глобальное изменение климата: индонезийское цунами произошло в результате землетрясения, а разрушения, причиненные Катриной, объяснялись скорее неподготовленностью городских властей.
Возможно, обсуждение темы стоит начать с прояснения различий между погодой и климатом. Погода — это состояние атмосферы в определенной местности в конкретный момент. Пример: сегодня в нашем городе солнечная погода. Климат, напротив, это состояние атмосферы, наблюдаемое на протяжении многих лет. Точнее говоря, климат — это среднее состояние атмосферы, многолетний режим погоды, наблюдаемый на протяжении более 30 лет. Пример: в нашем городе влажный климат, так как у нас часто идут дожди. Таким образом, в выбранный день года в Мадриде, Лиссабоне и Риме может наблюдаться одинаковая погода, однако эти города расположены в регионах с разным климатом.
Следовательно, климат — это последовательность атмосферных характеристик в конкретной местности, определяющая, какая погода будет наблюдаться чаще всего. Следовательно, экстраординарные явления, такие как цунами или ураган, если только они не повторяются регулярно, не имеют ничего общего ни с климатом, ни с глобальным его изменением.
Существует ли глобальное изменение климата? Если быть точными, климат менялся, меняется и будет меняться, поскольку он представляет собой динамическую систему.
К примеру, в конце X века, когда Эрик Рыжий с дружиной достиг Гренландии, он увидел зеленые луга (отсюда и название Гренландии — «зеленая земля») и основал на острове процветающую колонию. Позднее, в начале XV века, наступил Малый ледниковый период, ледники увеличились в размерах, и колонии викингов прекратили существование. Это изменение климата было не единственным в нашей эре: спустя несколько столетий после Рождества Христова наблюдался период потепления, на который пришлось падение Римской империи. Можно привести еще один пример из не столь далекого прошлого: с середины XIX века, когда завершился Малый ледниковый период, наблюдается период потепления, прерванный легким похолоданием в 1940–1975 годах.
Живительно, как быстро меняются идеи. В середине 1960-х годов, когда наблюдалось глобальное похолодание, экологи заговорили о неизбежном наступлении ледников. Многие исследователи утверждали, что причиной похолодания стала деятельность человека, приводившая к росту содержания углекислого газа (СО2) в атмосфере. В начале XXI века высказываются прямо противоположные опасения: наблюдается глобальное потепление, причиной которого также считается влияние человека.
Сегодня теория глобального изменения климата представляет собой совокупность трех гипотез, подтвержденных в неравной степени. Три столпа этой теории таковы.
1. На Земле наблюдается глобальное потепление.
2. Основная причина глобального потепления — парниковый эффект.
3. Основная причина парникового эффекта — выбросы СО2 в атмосферу в результате деятельности человека.
Иными словами, изменение климата = глобальное потепление + парниковый эффект + деятельность человека.
Межправительственная группа экспертов по изменению климата ООН в своем докладе, опубликованном в 2013 году, приводит данные о повышении средней температуры на планете с 1880 года до наших дней на 0,8 °С. Также указывается, что в Северном полушарии наблюдается более значительный рост температуры, чем в Южном.
Обратите внимание на две особенности следующего графика, где представлено изменение средней мировой температуры вплоть до наших дней. Во-первых, начиная с конца Малого ледникового периода (примерно с 1880 года) до наших дней темпы потепления отличались. С 1940 по 1975 год потепление полностью замедлилось и уступило место незначительному похолоданию, в результате появились опасения о начале нового ледникового периода. Однако начиная с 1980-х годов темпы потепления заметно возросли. Несмотря на это с 1999 по 2009 год средняя мировая температура практически не увеличивалась, хотя девять из десяти самых жарких лет за всю историю наблюдались именно в этот период.
Рост средней мировой температуры в 1880–2010 годах по результатам Института космических исследований имени Гэддарда при NASA.
Процессы, происходившие на протяжении XX века, представляли немалый интерес, что подчеркивает физик Мануэль Тоария в своей книге «Климат: глобальное потепление и будущее нашей планеты»:
«В условиях промышленного роста и огромного объема выбросов углекислого газа и углеводородов, наблюдавшегося в последние несколько десятилетий, потепление замедлилось, и в начале 40-х годов средняя мировая температура в целом начала понижаться. В 70-е годы, в период относительно низких температур, наиболее популярной теорией была теория глобального похолодания, согласно которой нас ждал новый ледниковый период. Суть этой теории была такова: загрязнение атмосферы, вызываемое промышленностью, выхлопными газами машин и бытовыми обогревателями, приводило к тому, что воздух становился менее прозрачным и задерживал солнечные лучи. В моду вошли различные модели ядерной зимы».
С 1980 года средняя мировая температура вновь начала быстро возрастать. Собственно, она постоянно меняется под воздействием различных факторов. К примеру, в результате извержения вулкана Пинатубо в 1991 году средняя мировая температура снизилась на несколько десятых градуса, а явление Эль-Ниньо 1998 года привело к тому, что этот год стал одним из самых жарких за все столетие.
* * *
ЯДЕРНАЯ ЗИМА И ХОЛОДНАЯ ВОЙНА
Холодная война между СССР и США стала причиной появления теории, описывающей экстремальный климатический сценарий: гипотетическая ядерная бомбардировка могла привести к значительному похолоданию, так как в этом случае в атмосфере оказалось бы большое количество дыма и сажи. В теории этот дым поднимался бы в стратосферу и частично заслонил бы Солнце, что привело бы к коллапсу сельского хозяйства, массовому голоду и, возможно, началу оледенения Земли. Страх перед ядерной зимой сыграл решающую роль при подписании договоров о разоружении между двумя противоборствующими сторонами.
* * *
Климатологи, признавая, что изменчивость — одна из неотъемлемых характеристик средней мировой температуры и земного климата в целом, пытаются объяснить недавнее глобальное похолодание, анализируя данные о погоде за последнюю тысячу лет. Если мы поймем, действительно ли повышение средней мировой температуры почти на целый градус за последние сто лет является аномальным, то, вероятно, сможем определить и устранить его причины.
Следовательно, нужно не ограничиваться изучением земного климата на сегодняшний день, а изучить историю климата Земли. К примеру, в последнем тысячелетии нынешнему периоду потепления предшествовал Малый ледниковый период, вызванный минимумом солнечной активности и повышенной вулканической активностью. Малый ледниковый период длился с XV по середину XIX века, положив конец Средневековому климатическому оптимуму — аномально теплому периоду, совпавшему с максимумом солнечной активности (в это время поверхность Солнца была буквально усеяна пятнами).
Кроме того, в разные периоды геологической истории нашей планеты средняя температура колебалась так же, как и сегодня, о чем свидетельствуют исследования в сфере палеоклиматологии. Причины, по которым в прошлом наблюдалось потепление или похолодание, до конца не известны, поскольку на климат влияет множество факторов: солнечная активность и ее циклы, извержения вулканов, океанские течения, парниковый эффект и так далее. Совокупность этих факторов позволяет оценить степень ограниченности наших знаний.