Аномалии погоды и будущее России. Климатическое оружие возмездия

Глава 2. Парниковый или ледниковый период?

Старое не разрушается, не исчезает, но исчезает, расплывается благодаря созданию нового, и часть этого нового оказывается сущею в старом, хотя она и не была в нем видна.

Владимир Вернадский

От частного – к общему

Реально на всех нас и окружающую природу влияет погода. Не случаен же всеобщий интерес к ней. Прогноз погоды – одна из востребованных передач.

Однако есть два загадочных феномена погоды нашей средней полосы, которые происходят регулярно, почти как смена времен года, а научного объяснения не имеют. Кто объяснит, почему первые осенние холода сменяет «бабье лето»? По какой причине вслед за весенним потеплением всегда наступают «черемуховые холода»?

Главное даже не в самих вопросах, а в том, что они почти ни у кого не возникают. Словно люди привыкают жить по принципу «что случилось, то случилось» и «что будет, то будет».

Озабоченность глобальными проблемами не мешает нам изо дня в день слушать прогнозы погоды и размышлять, почему они не всегда сбываются. Точнее сказать, обычны сетования на ошибки метеорологов, тогда как причины погодных сюрпризов мало кого интересуют.

Равнодушие к познанию природных явлений – характерная черта современного человека. СМРАП вдалбливают в умы интерес к техническим новинкам, и не исследовательский, а потребительский. Кто способен толково объяснить принцип работы радио, телевизора, компьютера? А включать приборы умеет даже обезьяна.

Ученые перестают задавать себе вопрос «почему», удовлетворяясь формальным – «каким образом». Поэтому, несмотря на колоссальные успехи науки, мы никак не можем наладить нормальные отношения с земной природой и научиться жить в согласии с ней. Мы не понимаем, а вернее, не желаем понимать и учитывать ее законы.

Нередко по радио и ТВ вещают 1 сентября о том, что наступила осень, 1 декабря – о наступлении зимы. Словно природа живет по календарю. Это особенно странно слышать в нашей стране, раскинувшейся на полсвета, охватывающей несколько климатических зон. Когда в Мурманске осень (а там она почти весь год), в Сочи продолжается летний сезон, а зима там никак не похожа на это время года, скажем, в Верхоянске.

И в средней полосе Европейской России порой снежный покров ложится на землю в конце ноября и не тает до начала апреля. По-видимому, это и есть зима. В другие годы положительные температуры сохраняются до середины декабря, и только после этого начинаются морозы, снегопады. Теперь в апреле обычны температуры +10 °С и более градусов.

Чтобы разобраться в проблеме контрастов и аномалий погоды, следует выяснить для начала причины привычных для жителей средней полосы России явлений. Начнем с простого: почему оправдывается закономерность: «Солнце на лето – зима на мороз»?

По логике самым холодным временем для Северного полушария должен быть конец декабря. С этого времени светило с каждым днем все больше поставляет тепла на Землю. Но именно тогда наступает пора сильнейших морозов и метелей. Почему?

Солнце меньше всего светит и греет, наиболее короток день, Земля получает минимум солнечного тепла. Других его источников практически нет. Поступающий из глубин тепловой поток ничтожен.

В январе день прибывает, солнечной энергии поступает к нам все больше (другие естественные источники практически отсутствуют), а морозы крепчают. Нередко самым холодным месяцем в году становится даже не январь, а февраль.

В конце февраля мы получаем столько же солнечного тепла, что и в конце октября. Более того, оно в октябре в значительной мере отражается от преобладающих в эту пору облачных покровов, не доходя до земной поверхности, тогда как в феврале больше ясных дней. Почему же в октябре стоит прохладная осень, а в феврале – лютая зима (по-белорусски так и называется этот месяц: «люты»).

Один уважаемый географ предположил, будто происходит вторжение масс арктического воздуха в связи с сезонным изменением системы атмосферной циркуляции. Наукоподобное объяснение ничего по сути не объясняющее: мудреные слова, только и всего. Но почему ежегодно в январе – феврале вторгаются на юг массы арктического воздуха? Тогда бы и примета была иной: Солнце на лето – ветры с севера…

Другая версия: происходит инерция охлаждения земной поверхности. Мол, с начала осеннего похолодания она промерзает все сильнее, а затем удерживает холод. Однако в действительности максимум промерзания почвы фиксируется к концу февраля.

В одном случае на самом деле проявляется инерция, но только не охлаждения, а нагрева земной поверхности. Самый жаркий у нас месяц в году – июль, а максимум солнечных лучей поступает в конце июня. Так и сказано в месяцеслове: 25 июня, Петр Афонский: солнце на зиму, лето на жару. Хотя к концу июля жара обычно спадает; август бывает прохладным.

Например, осень 2009 года выдалась долгая и пасмурная, хотя и почти без дождей. В воздухе было много водяного пара, «отепляющего газа». Так продолжалось до середины декабря. Казалось, так проявляется глобальное потепление.

Вдруг – морозы до 20 °С! Резкое падение температуры. Почему? Внезапное вторжение холодных масс воздуха с Арктики? Нет, сначала был небольшой морозец, а землю припорошило снегом. Затем выглянуло солнце, и резко похолодало. Почему? Ведь солнечной энергии стало поступать значительно больше, чем было в пасмурные дни. Куда она делась?

Отразилась от снега, как от зеркала, не задержавшись в тропосфере, и ушла в космическое пространство. В воздухе при высоком атмосферном давлении, ясной погоде было мало водяного пара, а от замерзшей почвы и уснувших растений не поступало других парниковых газов.

Такова разгадка зимних морозов, нередких в наших краях даже в марте: сказывается снежный покров, который сохраняется на обширной территории. Несмотря на усиление с конца декабря потока солнечных лучей, в Северном полушарии температура приземных слоев воздуха уменьшается от влияния снежного покрова и снижения концентрации углекислого газа, метана, двуокиси азота и водяного пара в атмосфере.

Вопрос посложней: почему весной наступают «черемуховые холода», а осенью – «бабье лето»?

Возможно, случаются редчайшие отклонения от этого правила; но ведь зимой изредка бывают грозы; под Новый год не однажды в Москве шел дождь. Аномальное весеннее похолодание и столь же странное осеннее потепление – характерные явления для нашей средней полосы. О них известно издавна.

В мае 1867 года газета «Северная почта» сообщила: «Немецкий ученый Эрман высказал предположение, что сильные холода весной происходят от влияния астероидов, которые видимы в ноябре и которые, находясь в соединении с солнцем в мае, отнимают часть солнечной теплоты».

Может ли скопление крошечных астероидов, расположенных на огромном расстоянии от Земли, ослабить поток лучей гигантского светила? Нет, конечно. Да и наступают «черемуховые холода» и «бабье лето» не с астрономической точностью.

Как объясняют эти явления современные ученые? Простейшая версия: весной с севера вторгаются холодные массы воздуха, а осенью с юга – теплые. Логично? Да. Но только не вполне согласуется с фактами. В период «черемуховых холодов» далеко не всегда наблюдаются устойчивые северные или северо-восточные ветры, а в «бабье лето» чаще всего царит безветренная погода. И то и другое за последнюю четверть века я отмечал неоднократно.

Интересную версию опубликовал советский геолог Я.Л. Коган: «Весной, перед началом фотосинтеза, энергия, поступающая за сутки в тепловой бюджет среды обитания живых организмов, возрастает не только от увеличения солнечной радиации, но и за счет энергии, высвобождаемой живыми организмами… Но стоит зеленому листу заработать, как величина и знак теплового потока биоэнергии резко меняется (с +200 ккал/кв. м до 120 ккал/кв. м в сутки). В разгар весны словно возвращается студеная мартовская погода.

Нечто сходное (только в обратную сторону) происходит осенью. С замиранием фотосинтеза вновь меняется знак теплового потока биоэнергии. И, несмотря на убывание солнечной радиации, общая величина поступления энергии ненадолго возрастает. Вот тогда и наступает «бабье лето».

Однако автор этой оригинальной гипотезы в два-три раза преувеличил количество лучистой энергии, используемой при фотосинтезе. В первые недели, когда растения только еще наращивают свою биомассу, это количество и того меньше. А расходуется главным образом та часть солнечной радиации, которая без этого была бы отражена земной поверхностью в космическое пространство.

Определенный резон в рассуждениях Я.Л. Когана есть, но главная причина, на мой взгляд, заключается в сезонном «парниковом эффекте».

Весной примерно в то время, когда расцветает черемуха, растения жадно поглощают углекислый газ, используя углерод для строительства клеток, наращивания биомассы. Воздух обогащается кислородом и обедняется диоксидом углерода. Отраженные тепловые лучи почти не задерживаются в приземном слое воздуха. Наступает похолодание.

Осенью замедляется фотосинтез, растения готовятся к зимней спячке, а их отмирающая биомасса интенсивно перерабатывается микробами, грибами. Разложение сложных органических молекул происходит с выделением энергии. Но более существенно, что при этом выделяется значительное количество углекислого и некоторых других парниковых газов.

Таков осенний парниковый эффект…

Данная гипотеза о причинах «черемуховых холодов» и «бабьего лета» нуждается в дополнительных доказательствах. Сделать это было бы полезно, в частности, для разработки более точных среднесрочных прогнозов погоды и для лучшего понимания жизнедеятельности биосферы как всепланетного организма.

В пользу гипотезы говорят наблюдения, проводимые на обсерватории, расположенной в центре Тихого океана на острове Гавайи. Они показывают: в атмосфере неуклонно растет содержание углекислого газа. При этом с конца лета начинается спад, а с начала зимы – подъем, что соответствует поступлению солнечного тепла в Северное полушарие, где находится основная часть суши.

…Вопросы, на которые мы сейчас отвечали, не имеют глобальных масштабов. Тем не менее они наводят на некоторые размышления.

Представим себе, что с годами и «черемуховые холода» и осеннее потепление будут проявляться все резче и резче (не исключено, что так и происходит или будет происходить вскоре из-за увеличения контрастов погоды и климата). Страны, расположенные в тех климатических зонах, где наблюдаются эти эффекты, понесут дополнительные убытки из-за урона, наносимого сельскому хозяйству, городскому населению, транспортным системам.

Если «бабье лето» – прекрасная пора, то весенние заморозки – немалая беда. Тем более что природу лихорадит все сильнее, к естественным контрастам добавляются техногенные, роль которых постоянно возрастает.

Влияние снега и сезонной динамики парниковых газов показывает: контрасты погоды и климата зависят не только от глобальных факторов, а порой в большей степени – от местных и на первый взгляд незначительных. Что особенного в том, что рано выпал снег? А в результате резко падает температура воздуха и рано наступает зима. Долго нет снега – и продолжается осень в наших краях до начала января.

Общий вывод: на погоду и климат оказывает значительное влияние характер земной поверхности, в частности ее отражательная способность (альбедо). Другой важный фактор – содержание в воздухе «парниковых» газов, задерживающих тепловые лучи, отраженные от земной поверхности.

Перестройки климата в истории Земли

Какая нынче эпоха, согласно наукам о Земле и жизни?

По геохронологической шкале, основанной на палеонтологических данных, продолжается антропогенный (создавший человека) период кайнозойской эры (то есть эры новой жизни).

На основе геологических событий антропогеновый период называют ледниковым. Около 15 тысячелетий назад в Северном полушарии растаяли великие покровные ледники. Мы живем в межледниковое относительно теплое время ледникового периода. Он продолжается: остаются ледниковые покровы Антарктиды и крупнейшего острова планеты Гренландии.

Значительно более продолжительные ледниковые периоды бывали не раз за 4–5 миллиардов лет геологической истории. Хотя преобладали времена, когда на суше не было гигантских ледников, а климат был преимущественно влажным и теплым.

Обратимся к фундаментальному труду «Климат в эпохи крупных биосферных перестроек» (2004). Это исследование выполнено ведущими отечественными специалистами по исторической геологии, палеонтологии.

Как свидетельствуют факты, на нашей планете именно в периоды теплого и стабильного климата достигали расцвета живые организмы. Это естественно: наибольшая биомасса приходится на влажные тропические леса, болота, эстуарии. С началом глобального похолодания преображались природные зоны и ландшафты, а в приполярных областях возникали, вторгаясь в направлении к экватору, ледяные покровы.

Рассматривая палеогеографические карты, мысленно переносишься в далекое прошлое. Наглядно видна изменчивость лика Земли. Перемещались континенты, менялись климатические пояса, становилось иным соотношение суши и моря. Порой создается впечатление, что это какая-то незнакомая планета, настолько отличались от современной ее поверхности очертания материков и океанов.

Судя по этим данным, нет оснований предполагать, что крупные изменения климата, растительного и животного мира происходили резко. Хотя за последние годы вошла в моду гипотеза о том, что кайнозойская эра наступила после падения на нашу планету астероида примерно 65 миллионов лет назад.

Не исключена возможность периодической «бомбардировки» Земли крупными метеоритами – есть следы от подобных ударов. Однако в геологической истории несколько раз происходили крупные вымирания организмов без каких-то внешних катастрофических воздействий.

Эпохи стабильного процветания животных и растений сменяются временем перемен, сравнительно быстрого вымирания одних и появления других форм. Связано это с общими изменениями обстановки на планете, происходящими медленно по нашим привычным меркам, в масштабах сотен тысяч и миллионов лет. Это естественные процессы эволюции Земли и Жизни, результатом которых являемся, между прочим, и мы с вами.

Но за последние 10–15 тысячелетий климат в отдельных регионах менялся значительно. Например, Сахара из саванны с обилием рек, озер и болот превратилась в пустыню. Было ли нечто подобное в прежние эпохи, сказать трудно: следы подобных скоротечных процессов распознать почти невозможно.

В книге, о которой у нас идет речь, палеонтологи проверили, насколько отвечают реальности компьютерные модели. Палеоботаник А.Б. Герман на основе детального анализа растений позднемелового времени (113—87 млн лет назад) опроверг результаты компьютерного моделирования. По его словам, оно «не в состоянии воспроизвести реконструируемые по геологическим данным климатические параметры внутриконтинентальной Азии в условиях парникового климата».

Палеонтологические сведения первичны. Тем более что А.Б. Герман убедительно описал стратегию жизнедеятельности растений в «парниковой» биосфере во время полярной ночи. Но чем объяснить ошибки компьютерных моделей, показывающие резко континентальные условия там, где они были, судя по былой флоре, значительно более мягкими?

Возможно, дело в том, что при моделировании климата, по свидетельству академика В.П. Дымникова, не учитываются геохимические глобальные циклы углерода, которые оказывают существенное влияние на состояние атмосферы. О них столетие назад писал выдающийся шведский химик С. Аррениус. Позже Вернадский отметил: «Количество СО₂, освободившееся из жизненного цикла в виде углекислого кальция, сохранившегося как таковой во много сот раз больше всего количества угольной кислоты, находящейся в данной момент в атмосфере, в океане, в живом веществе».

Углерод переходит в земную кору в виде карбонатных пород, залежей нефти, газа, каменного угля. А углекислый газ является парниковым. В периоды, когда воздух обогащен им, глобальный климат становится сравнительно мягким и ровным; если же углерод активно накапливается в земной коре, – холодным, контрастным.

Циклы углерода в атмосфере, природных водах, земной коре и живых организмах проходят в масштабах десятков, сотен тысячелетий (сказываются колоссальные массы геосфер). Значит, крупные климатические изменения должны происходить постепенно. Так было в эпохи глобальных перестроек биосферы.

Как пишет геолог М.А. Жарков, неизменность размещения главных палеогеографических элементов Земли в пермском и начале триасового периодов (280–230 миллионов лет назад), «позволяет высказать предположение о том, что преобразования этого этапа геологической истории не были связаны с какими-либо быстрыми и кардинальными палеотектоническими и палеогеографическими событиями».

Происходили длительные и последовательные глобальные изменения на тогдашнем суперконтиненте Пангея (объединяющем все материки). Медленно менялись взаимосвязи суши с окружающими морями и океанами.

Почему же завершилась «геологическая зима» и потеплела биосфера? Геолог и палеоклиматолог М.Н. Чумаков предположил: главная причина перехода – вспышки вулканической активности, когда в атмосферу было выброшено большое количество парниковых газов. Они-то и могли вызвать повышение температуры.

Возможно, при каких-то условиях парниковые газы, выброшенные вулканами, способствуют общему потеплению. Но, в отличие от технической деятельности человека, это вовсе не постоянный и нарастающий со временем процесс. Его вполне могут свести на нет Мировой океан и зеленые растения.

Интересно, что и наступление «геологической зимы» ученый объяснил усилением вулканизма и запыленностью его продуктами атмосферы, в результате чего значительная часть солнечной радиации не достигала земной поверхности. А когда воздух становился вновь прозрачным и усиливались подземные преобразования горных пород с выделением парниковых газов, то, по мнению ученого, начиналось всепланетное потепление.

Получается, что на вулканы можно «возложить ответственность» и за потепление, и за похолодание. Странно. Да и надо еще доказать, что вспышки вулканическая активности могут иметь глобальные масштабы и продолжаться достаточно долго.

Такие гипотезы возрождают концепцию плутонистов (от имени греческого бога подземного мира), которые в XVIII веке объясняли причины изменений, происходящих в области жизни, влиянием глубинных явлений. В настоящее время предполагаются, в частности, выбросы из мантии планеты потоков тепла (плюмов). Все это занятно, хотя и неубедительно.

Несравненно более обоснованно мнение творца учения о биосфере В.И. Вернадского, считавшего, что она существует и развивается благодаря потоку солнечной энергии, в тысячи раз превышающему поступление тепла из глубоких земных недр. По его словам: «Жизнь поистине является одной из наиболее могучих геохимических сил нашей планеты, и вызываемая ею биогенная миграция атомов представляет форму организованности первостепенного значения в строении биосферы».

Крупные ее перестройки весьма вероятны из-за накопления в земной коре или отражения в космос солнечной энергии. Глубинные геологические процессы не исключены, но вряд ли они играют решающую роль.

Какие же события определили появление современной ледниковой эпохи? Восстанавливая их, палеоботаник М.А. Ахметьев пришел к выводу: около 40 миллионов лет назад сохранялась теплая биосфера. Тогда температура океана у Северного полюса достигла 18–20 °С, а климат нашей планеты был теплее нынешнего на 5 °С. Затем он становился все континентальнее, и природные зоны смещались в сторону экватора.

Окончательная изоляция Антарктиды в районе Южного полюса содействовала ее оледенению. Накопление огромных масс льда на суше и шельфе вызвало падение уровня Мирового океана. Резко сократились акватории внутренних морей Северного полушария, в частности, осушилось Западно-Сибирское море. Обособлялся арктический океан, и постепенно охлаждались его воды…

Как показал М.А. Ахметьев на примере территории Казахстана, климатические изменения были плавными, с отдельными колебаниями. В общем, понижалась глобальная температура более 30 млн лет. За такой срок могли произойти значительные преобразования земной поверхности в связи с перемещением материков, ростом горных хребтов, общим подъемом суши, снижением уровня Мирового океана, перестройкой системы морских течений, деформацией геоида из-за воздействия галактических сил или вариаций скорости вращения Земли…

В любом случае необходимо иметь в виду колоссальное влияние жизнедеятельности организмов на процессы в биосфере. Именно она – активный аккумулятор и трансформатор лучистой солнечной энергии.

Основные положения учения о биосфере подтверждают все более точные расчеты и наблюдения. Когда в теплую эпоху, перед похолоданием, на планете интенсивно накапливались насыщенные углеродом отложения, это должно было снижать концентрацию парниковых газов в воздухе.

…Вопрос о причинах глобального потепления и похолодания в геологической истории окончательно не решен. А он важен для понимания причин современных изменений климата. Ведь если техническая деятельность человечества за кратчайший период заметно изменила состав атмосферы, то нет ничего удивительного в том, что нечто подобное могло произойти за несравненно более значительный отрезок времени под воздействием жизнедеятельности организмов.

Книгу, на которую мы ссылались, завершает вывод: «Климатические изменения являлись составным элементом всех биосферных перестроек, их “спусковым крючком”, подготовкой или первопричиной».

Вряд ли все так просто и однозначно. Реальна и обратная связь: перестройки континентов и океанических течений, а также ландшафтов способны существенно воздействовать на климатическую систему. Преобразования биосферы, в том числе и химического состава воздушного океана, может вызывать деятельность живых организмов – главнейшего трансформатора космической (солнечной) энергии.

Для нашего времени сведения, добытые геологами и палеонтологами, остро актуальны. Ведь мы живем во время крупнейших изменений земной природы. Они связаны с окончанием последнего оледенения Северного полушария и началом очередного межледниковья.