Чтение онлайн

Доклад Минхуа Чжана из университета Стоуни-Брук и его коллег был унизительным признанием провала:

«Что касается отдельных… типов облаков, разница между результатами моделирования и спутниковыми измерениями достигает нескольких сотен процентов» [24] .

Климатологи давно мечтали получить более точные данные об облаках, и ответом на их просьбы стали два исследовательских спутника, которые были выведены на орбиту в апреле 2006 года с планируемым сроком службы в космосе около трех лет. Американо-французский «Калипсо» и американо-канадский «КлаудСат» летят поблизости друг от друга, наблюдая одни и те же облака с интервалом в пятнадцать минут, один с помощью поляризационного лазерного локатора, а другой — посредством чувствительного радара с миллиметровой длиной волны. Они способны разглядеть различные слои внутри густых облаков, измерять размеры капель и выделять из них те, которые выпадают в виде дождя. Все это и многое другое спутники выполняют впервые. Еще до их запуска научный руководитель программы профессор Грэм Стивенс из университета штата Колорадо так высказался о глубине нашего невежества:

«Новая информация с „КлаудСата“ ответит на элементарные вопросы о том, как в облаках образуются дождь и снег, как осадки распределяются в мире и как облака влияют на климат Земли» [25] .

Такие признания появились, когда огромные средства направлялись на то, чтобы создать суперкомпьютеры для моделирования климата и научиться предсказывать погоду на сто лет вперед. Несмотря на противоречивые результаты, некоторые ученые продолжали возвещать надвигающуюся катастрофу, которую провоцируют выбросы углекислого газа. Человечество, говорили они, должно остановить промышленное производство, иначе последствия будут ужасны. Несколько академий наук и ведущие научные журналы торжественно заявили, что родилась новая наука об изменениях климата. Мнение тех ученых, кто более четко представлял себе значение облаков и то, как они могут влиять на климат, пренебрежительно отвергалось.

Любой, кто знает, что такое теплые тропические ночи, испытывал на себе парниковое воздействие атмосферных газов. Поверхность Земли излучает тепло в космос в форме невидимых инфракрасных лучей. Поэтому после наступления темноты пустыни становятся весьма холодными. Но во влажных тропиках молекулы воды над нашими головами перехватывают тепло и отражают его обратно к земле, так что вы можете сидеть на террасе в легкой рубашке с короткими рукавами и небрежно потягивать свой вечерний ром.

Это и есть естественный парниковый эффект. Он создается главным образом благодаря водяному пару и совершенно необходим для поддержания на нашей планете условий, пригодных для жизни. Двуокись углерода работает по такому же принципу, поэтому растущее содержание этого газа в воздухе вызывает беспокойство. Но главный вопрос — насколько сильно поднимется температура планеты, если количество углекислого газа продолжит увеличиваться. И если вы примете во внимание реальную роль облаков, то самые зловещие предсказания покажутся вам сомнительными.

Однако не воображайте, что если будут вложены миллиарды долларов, если будут получены детальные данные со спутников, если будет предусмотрено поведение облаков, то в один прекрасный день компьютерные модели выдадут результаты, совпадающие не только между собой, но и довольно близкие к реальности. Причина уязвимости современного компьютерного моделирования кроется гораздо глубже, чем просто в технических несовершенствах. Полагая, что изменения климата в первую очередь зависят от содержания в атмосфере углекислого газа, разработчики программ отводят облакам лишь пассивную роль.

В этой главе мы покажем, что погодой руководят облака. Колебания облачности четко следуют за изменением интенсивности тех космических лучей, которые зависят от магнитного поля Солнца и мало обращают внимания на магнитное поле Земли. Необходимо определить, какие облака наиболее важны с точки зрения климата. И подтверждение тому, что облака играют ведущую роль, мы можем найти возле Южного полюса.

Для нас очевидно, что облака охлаждают землю, когда тучки набегают на солнце в теплый летний денек. Какими бы серыми они ни казались нам снизу, если вы взглянете на облака сверху, например, с горы или из самолета, — они будут сиять белизной. Они отражают обратно в космос около половины поступающего к нам солнечного света, который в противном случае мог бы согреть землю под ними. К тому же они поглощают какую-то часть солнечной радиации.

Житейский опыт подсказывает вам, что облачные ночи обычно менее прохладные, чем ясные, и особенно это заметно зимой, когда яркие звезды — верная примета крепкого мороза. Облака, со своей стороны, тоже создают парниковый эффект, перехватывая жару, сбегающую с поверхности Земли. И хотя они также излучают инфракрасные лучи в космос, вершины облаков холоднее, чем земля, так что потери тепла уменьшаются.

Облака могут оказывать на нашу планету и согревающее, и охлаждающее воздействие и таким образом обеспечивают баланс входящего видимого света и исходящих инфракрасных лучей. Ученые могли лишь предполагать это, до тех пор пока в 1984-м и 1986 годах не были запущены в космос три американских спутника со специальными приборами. Они измерили весь поступающий на планету солнечный свет и исходящее инфракрасное излучение, и в уже начале 1990-х годов стали ясны результаты эксперимента НАСА «Радиационный баланс Земли» (ERBE [26] ).

В своей совокупности облака — это мощный «холодильник». Исключение, пожалуй, составляют только тонкие облака, которые в целом обладают согревающим эффектом. Высокие перистые облака настолько холодны — их температура приблизительно минус 40 градусов Цельсия, — что они излучают в космос намного меньше тепла, чем задерживают его в виде инфракрасного излучения, идущего от Земли. С другой стороны, самые эффективные «морозильники» — это густые облака на средних высотах, но в каждый данный момент времени они накрывают не более 7 процентов земной территории.

Зато низкие облака могут покрыть в четыре раза большую площадь. На их долю приходится 60 процентов общего охлаждения. Мало того что они препятствуют солнечному свету, их относительно теплые верхушки эффективно излучают тепло в космос. А лидерство по охлаждению Земли среди низких облаков принадлежит широким и плоским покрывалам слоисто-кучевых облаков, простирающихся над 20 процентами земной поверхности. Чаще всего их можно увидеть над океаном, где они создают для пассажиров межконтинентальных полетов однообразный пейзаж.

Облака уменьшают эффективность солнечного света на 8 процентов. Если ничего больше не менять, а только убрать этот огромный солнечный зонтик, планетарная температура повысится приблизительно на 10 градусов Цельсия. И наоборот, увеличение количества низких облаков лишь на несколько процентов приведет к заметному похолоданию.

Когда облаков в атмосфере Земле становится больше, космонавты на орбите видят, что сияние нашей планеты усиливается. Астрономы на Земле, если вглядятся в зеркало Луны, тоже могут наблюдать этот блеск, поскольку Земля своим призрачным светом освещает те участки, куда не попадает прямой свет Солнца. Чем ярче Земля, тем она холоднее — просто потому, что она больше отбрасывает прочь солнечных, согревающих ее лучей.

Количество облаков меняется год от года. Старательные летописцы записывали местные колебания погоды на протяжении веков, но узнать, как ведут себя облака в целом мире, стало возможным только с появлением первых метеоспутников. Они совершили метеорологическую революцию, показав нам, как разворачиваются основные события погодной драмы внизу, под их камерами. С 1966 года они предоставляют синоптикам постоянные оперативные услуги, все время улучшая качество и увеличивая зону покрытия. Телезрители научились узнавать анимированные спутниковые изображения дождевых облаков или ураганов, властно шествующих своей дорогой.

Начиная с 1983 года «Международный спутниковый проект облачной климатологии» стал объединять данные, поступающие с гражданских метеоспутников всех государств. В рамках этого проекта, осуществляемого под руководством Уильяма Россоу из Института космических исследований имени Годдарда НАСА (Нью-Йорк), ученые каждый месяц составляют усредненные карты облачного покрова, где поверхность Земли разделена на квадраты со стороной около 250 километров. На картах отлично видны и смены сезонов, и муссоны, которые вносят в климат свою лепту, накрывая Южную Азию пуховым облачным одеялом. Во время климатических эпизодов, называемых Эль-Ниньо [27] , данные, предоставляемые спутниками, говорят о значительных изменениях в распределении облаков над тропической зоной Тихого океана и Южной Америкой. Эти данные также подтверждают, что связь между земными облаками и ритмами Солнца действительно существует.