Изменения в природе происходят год от года

Десятый сезон популярных лекций «Научные weekend-Ы» стартовал 24 сентября. Как обычно, лекции проходят по субботам в Научной библиотеке Иркутского государственного университета.

Что будет в новом сезоне

Организаторы проекта – Иркутская городская общественная организация «Клуб молодых ученых “Альянс”» и Иркутский государственный университет – подготовили для гостей 13 лекций. Среди лекторов будут уже известные авторы: от эксперимента, когда лекторами становились молодые ученые, в юбилейном сезоне отказались.

5 ноября доктор физико-математических наук, профессор ИГУ, директор астрономической обсерватории ИГУ Сергей Язев сделает доклад на тему «Загадки и мифы Витимского болида: двадцать лет спустя». Спустя неделю доктор социологических наук, профессор, проректор по научной работе и международной деятельности ИГУ Константин Григоричев выступит с лекцией «Между государством и корпорациями: кто и как живет в «пустом» пространстве».

Старший преподаватель кафедры судебного права Юридического института ИГУ, адвокат Александр Койсин наверняка соберет много слушателей с рассказом «Как ловят серийных преступников: иркутские хроники».

Сезон завершится одной из самых интересных для городского сообщества тем – кандидат исторических наук, руководитель Высшей школы журналистики и медиапроизводства ИФИЯМ, профессор ИГУ Александр Гимельштейн выступит с лекцией «Топонимическая реставрация в Иркутске: микроуспехи, макронадежды».

0,8 градуса – а сколько разговоров

А открыла сезон 24 сентября кандидат географических наук, доцент кафедры метеорологии и физики околоземного космического пространства географического факультета ИГУ Инна Латышева. Она обратилась к теме, на которой много спекулируют лжеученые и очень много обсуждают дилетанты в социальных сетях – «Климатические риски: новая реальность».

В отличие от людей, рассуждающих на уровне «старожилы не помнят», «никогда такого не было» и «а вот один эксперт в интернете сказал», профессиональные климатологи обсуждают тему роста среднегодовой температуры на планете с объективными данными в руках. По графикам, отражающим реальный рост температуры (менее чем на один градус за последние 120 лет), антропогенное влияние и естественные тенденции, можно понять, что воздействие человечества на климат, во-первых, действительно существует, а во-вторых, ведет к росту температуры на планете. Если бы люди не вели хозяйственную деятельность, то последние 40 лет были бы отмечены постепенным снижением температуры – примерно на 0,3–0,5 градуса.

Антропогенная гипотеза изменения климата гласит, что человечество в ходе своей жизнедеятельности производит значительное количество парниковых газов, создающих своеобразное одеяло. Эти газы отражают тепло с поверхности планеты обратно и таким образом способствуют росту температуры атмосферы. Содержание одного из парниковых газов, а именно углекислого газа, в атмосфере за последние 60 лет увеличилось с 300–310 долей на миллион до 420. Смущает, правда, что приведены данные наблюдений всего одной обсерватории на всю планету: как-то это не выглядит абсолютно достоверными и всеобъемлющими данными.

Палеоклиматические исследования показывают, что за последние 66 млн лет Земля пережила как минимум один «горячий» период, когда температура воздуха была на 14 градусов выше, чем сейчас, два «теплых» (на четыре-восемь градусов выше), а примерно 33 млн лет назад началось существенное похолодание и даже ледниковый период, когда температура была на четыре градуса ниже. Что более всего привлекает в этом процессе ученых, так это прогнозы, по которым через пару веков человечество собственными усилиями повысит температуру воздуха до исторического максимума. Только вдумайтесь: в далеком прошлом планету нагревали вулканы, а сейчас – люди. Известно, например, что в начале эоцена (56 млн лет назад) Гренландию и Антарктиду покрывали тропические леса. Правда, полярная ночь была и в те времена, так что экосистемы, обитавшие в те времена, были весьма экзотическими.

И в Якутске будут кактусы цвести

Исследователи климата пытаются построить климатические графики, опираясь, в частности, на изотопный состав льда: если температура воздуха растет, в нем увеличивается содержание кислорода-16, а содержание кислорода-18 снижается. Если опираться на эти данные, то за последние три миллиона лет на планете было 18 ледниковых циклов, да и в целом климат был весьма изменчивым. В том же эоцене на севере современной Сибири был влажный субтропический климат, зато 15 тысяч лет назад, когда было всего на пять градусов холоднее, треть Земли покрылась льдом. Инна Латышева привела в качестве примера метеоданные по населенному пункту Верхоянск, который считается одним из самых холодных мест в России: уже в период научных наблюдений в нем фиксируют температуру минус 67,8 градуса по Цельсию, а в период эоцена там был такой же климат, как сегодня в Сочи.

Велик соблазн подумать, что в отмечаемых нами климатических изменениях нет ничего страшного – кто отказался бы жить в Сочи? Однако проблема в том, что в прошлом на любом промежутке времени можно увидеть сменяющие друг друга циклы потепления и похолодания, а вот за последние 200 лет тенденция изменилась – температура только растет, причем очень быстро, и перспектив снижения не видно.

Одним из последствий повышения температуры на планете может стать и повышение температуры мирового океана, а вместе с этим – тепловое расширение и повышение его уровня. Подсчитано, что с 1998 по 2022 год темп роста уровня моря увеличился с 5,35 до 72,5 мм. Изучая проблему изменений климата, ученые установили, что существует множество циклов (от событий, повторяющихся раз в несколько тысяч лет, до событий с периодичностью два года), которые иногда накладываются одно на другое и тем самым усиливают вызываемые ими процессы. На температуру и уровень океана влияют и содержание углекислого газа в атмосфере, и запыленность поверхности льда, и множество других факторов.

Изучая распределение аномальных температур по поверхности планеты, климатологи установили, что потепление в XVII веке затронуло северные районы планеты, в XIX веке – Центральную Европу, Африку, Северную и Южную Америку, а вот в наше время рост температуры отмечают практически везде. В то же время если брать более короткие периоды, например с шагом пять лет, то можно будет отметить, что бывают как очень жаркие, так и очень холодные (для данного региона) годы. Это означает, что в климате происходит не однонаправленное движение, а сложные процессы с чередованием высоких и низких температур. Можно сопоставить наблюдения не по годам, а по сезонам года за несколько лет. В период 2015–2021 годов зима и весна в Евразии становились теплее, а на востоке Северной Америки и в Гренландии – холоднее; лето практически по всей планете соответствует известной науке норме, а осень (особенно в Центральной Азии и в Канаде) даже холоднее нормы.

Фактические данные за 22 сентября 2022 года показывают, что в Казахстане температура воздуха на 10–14 градусов выше нормы, в Иркутске – на 3–6, в Алжире установлен максимум жары (плюс 45,6 градуса), а на станции «Восток» в Антарктиде – максимум холода (минус 72,2). В Северном полушарии в целом на 0,8 градуса теплее нормы, а в Южном – на 0,4 холоднее.

Солнце, газ или вода?

Сопоставляя данные по нескольким макрорегионам, в том числе по Европе, Сибири, Дальнему Востоку, ученые-климатологи установили существование единых тенденций увеличения температуры воздуха как в приземном слое, так и в средней тропосфере – то есть до высоты 3 км. В сочетании со снижением влажности воздуха это приводит к увеличению количества аномальных явлений, в том числе засух. При этом зимой количество и площадь погодных аномалий больше, чем летом.

Если говорить более конкретно о Сибири, то у нас средняя годовая температура воздуха выросла не на 0,8 градуса (как во всем мире), а на 2,5 градуса. Однако если выделить из макрорегиона Сибирь отдельно взятую Иркутскую область, то у нас нет единого тренда на повышение температуры – в некоторые из последних 25 лет бывало и аномально холодно. В Иркутске с середины 1970-х средняя годовая температура стала устойчиво переходить из отрицательной в положительную часть графика. С 1988 по 2003 год температура всегда была выше нуля, однако в 2000-х разброс значений увеличился и в 2010 году график ушел ниже нуля. Это явление, известное не только на примере Иркутска, получило название «температурные качели».

Подводя итог сказанному, Инна Латышева отметила: за последние 100 лет средняя глобальная температура атмосферы выросла на 0,8 градуса, площадь снежного покрова сократилась на 8 процентов, уровень мирового океана поднялся на 10–20 см. Но ученые не могут утверждать, что уже разобрались в причинах изменений климата, а следовательно, не могут и предсказать, когда остановится глобальное потепление. Среди основных механизмов изменений человек влияет, по сути, только на рост концентрации парниковых газов, в то время как естественные включают как минимум восемь глобальных процессов – от изменения потока солнечной радиации и вулканической деятельности до динамики земной коры и конвекции магмы в мантии планеты. Превращения солнечной радиации (а именно она считается основным источником энергии) многообразны и до конца не изучены, так что решительно выбрать антропогенную или естественную гипотезу изменения климата пока нельзя.

В прошлом, по данным изучения геологических материалов, ученые находят периоды совпадения максимальной концентрации парниковых газов с максимальными температурами поверхности планеты и атмосферы. Но в последние годы многие ученые считают подход, основанный на изучении концентраций углекислого газа, недостаточным. По их оценкам, основной вклад в изменение климата принадлежит оксидам азота, за ними следует метан, на третьем месте идет углекислый газ и на последнем – водяной пар. Кстати, по данным Института космических исследований РАН, выяснилось, что в 2012, 2016 и 2017 годах из-за лесных пожаров леса больше углерода выбрасывали в атмосферу, чем поглощали из нее. Но уже известно, что повышение концентрации углерода влечет за собой рост зеленой массы растений в последующие годы, так что процесс нуждается в дополнительном изучении.

Впрочем, как и процессы, происходящие в океане. При росте температуры поверхностного слоя снижается возможность поглощения углекислого газа из атмосферы. Как шутят ученые – попробуйте нагреть газировку, сами все поймете. Зато увеличивается рост биомассы и другие химические процессы в глубинах. Не все понятно и с солнечной радиацией – оценки ее влияния на атмосферу земли расходятся от 15–20 до 80 процентов, при этом достоверно известно, что период потепления климата в XI–XIII веках совпал с увеличением солнечной активности. Сейчас наша планета переживает как раз новый подъем очередного 11-летнего цикла, пик которого наступит через три-четыре года.   

Инну Латышеву как исследователя сейчас особенно интересует так называемая астрономическая теория изменения климата, сторонники которой связывают процессы в атмосфере Земли с влиянием Солнца. По наблюдаемым данным, увеличивается продолжительность инсоляции зимой, но зато сокращается летом. Это означает сглаживание сезонных контрастов погоды, увеличение переноса тепла с юга на север (превышающего перенос холода с севера на юг), увеличение испарения воды – и тем самым усиление парникового эффекта. Усиление теплообмена в атмосфере, кстати, влечет увеличение количества ураганов и других атмосферных катастроф.

Нестабильная система

В целом в системе, включающей твердую поверхность планеты, атмосферу и океаны, увеличивается количество энергии, поглощенной от солнечной радиации. Это увеличивает ее нестабильность, усиливает все происходящие процессы. Например, разрушение ледников. Впрочем, тут надо вспомнить, что примерно тысячу лет назад в Гренландии, например, никаких ледников в помине не было – недаром викинги назвали ее «Зеленая страна». Да и на их родине в Скандинавии было существенно теплее, что подтверждает специальная отрасль науки «ледниковая археология»: на оттаявших поверхностях сегодня ученые находят множество предметов быта, доказывающих, что когда-то вместо ледников были цветущие населенные долины.

В поле зрения ученых находятся такие сложные и не очевидные для обывателей процессы, как изменение площади облаков над океаном и сушей (72 и 55 процентов к норме, между прочим) – облака отражают солнечную радиацию и тем самым снижают температуру планеты. Климатологи установили, например, что в середине ХХ века был период (примерно с 1940 по 1980 год), когда из-за увеличения содержания различных аэрозолей в воздухе облачность росла. И температура воздуха если и росла, то не так быстро, как в последующие 40 лет. Изучают динамику теплообмена между сушей и морем, между различными континентами, между полушариями – и чем дальше продвигаются в изучении проблемы, тем больше появляется новых вопросов.

2020–2022 годы запомнится климатологам несколькими событиями. Если не брать во внимание аномальную жару в Якутии и наводнение в Германии, то стоит сказать о дожде в Гренландии (впервые за всю историю метеонаблюдений), аномально холодном лете в Индии и тройном течении «Ла Нинья» (холодные массы в Тихом океане, от Южной Америки на запад) на протяжении трех лет подряд – обычно в этом районе доминирует течение «Эль Ниньо» (теплые массы с запада на восток).    

Подводя итог лекции, Инна Латышева выделила факторы, ускоряющие потепление климата (рост эмиссии углекислого газа из-за повышения температуры океана и деятельности человечества, уменьшение отражающей способности Земли из-за сокращения ледников) и замедляющие этот процесс. При таком количестве факторов нельзя сказать, что один из них имеет решающее значение, но можно разработать несколько сценариев будущего, самым неприятным из которых считается «климатическая катастрофа» из-за выделения в атмосферу всего содержащегося в океанах углекислого газа. Но уже по пути к одному из сценариев ученые предупреждают о росте числа и площади лесных пожаров в Сибири, штормов и ураганов в приморских областях, увеличении количества различных болезней (как в 2016 году в Ямало-Ненецком автономном округе, где из-за роста температуры произошла вспышка сибирской язвы) и других проблемах.

Что было в уходящем году

В заключение Инна Латышева по традиции рассказала о погодных рекордах 2022 года в Иркутской области. 7 марта термометры в Иркутске показали плюс 11,1 градуса по Цельсию, 1 мая плюс 27,7, а 20 мая плюс 31,5 градуса. 13 июля в Черемховском районе выпал сильный град. 19 июля в Иркутске более двух часов бушевала очень сильная гроза. 23 июля ураган нанес удар по Киренску, повалив множество деревьев на площади не менее 23 470 гектаров. Этот ветровал занял первое место в Сибири и третье в России, потому что его протяженность превысила 184 км. По оценке Инны Латышевой, скорость ветра могла достигать 50 метров в секунду, или до 180 км в час. 22 сентября в Ангарске и Новонукутске зафиксирован ветер со скоростью 22 метра в секунду, в районе истока Ангары – до 24 метров, а в средней части Байкала – до 29.

Записал Борис Самойлов, «Байкальские вести»