Климатолог Александр Иошпа рассказал, как менялся климат в последние десятилетия, почему вскоре всё может измениться ещё более кардинально. Учёный добавил, что в Южном федеральном университете предсказывать погоду обучает искусственный интеллект.
Глобальное потепление – не миф
Проблемы изменения климата изучают в Институте наук о Земле ЮФУ на кафедре океанологии, которая является одновременно базовой кафедрой Южного научного центра РАН. Доцент кафедры, кандидат географических наук Александр Иошпа рассказал, что в мире существует множество научных школ, по-разному объясняющих глобальное потепление.
«Невозможно отрицать, что глобальное потепление произошло, но можно поспорить с тем, что оно продолжается. С 1908 по 2008 год
температура в среднем по планете увеличилась по разным данным на 0,8-1,2°C. Последние 15 лет климатические изменения продолжаются локально: одни регионы продолжают нагреваться, другие настигает похолодание, но Земля в целом находится на температурном плато. После 2025 года может начаться глобальное похолодание: это не будет резко заметно, просто вырастет количество регионов, где средняя температура за сезон окажется на десятую долю градуса ниже, чем средняя норма за историю наблюдений», – поделился Александр Иошпа.
Учёный объяснил, что любые изменения климата зависят от движения воздушных масс. Вся атмосфера как газовая оболочка Земли вращается вместе с планетой и с той же скоростью, но вот в её нижнем слое — тропосфере — происходят собственные движения, вызванные перепадами давления и температур.
Океан — кузница погоды
Воздушная масса – это, если упростить, огромный цилиндр из воздуха высотой примерно 15 километров и диаметром 2-3 тысячи километров. Одну воздушную массу условно отделяют от другой по общим свойствам: температуре, давлению, скорости, влажности — но всё время перемещения над поверхностью океана или суши она свои свойства меняет. Причем рождаются циклоны и антициклоны всегда над океаном, а над материками свои свойства расходуют.
Воздух не нагревается напрямую от солнечных лучей, только от прогретой солнцем земли и воды и только до высоты 2,5 километра, а выше резко холодает. Даже в те 50 лет, когда тропосфера всей Земли стала теплее примерно на градус, стратосфера стала на столько же холоднее. К середине ноября земля перестаёт прогреваться, уже не греет воздух, главным источником тепла остаются моря и океаны.
«Воздушные массы изменяют погоду вне зависимости от времени года. С севера они всегда приносят холод, с юга – тепло, со стороны Атлантики – дожди, а со стороны Казахстана и Южной Сибири – засуху. Изменением климата можно считать тенденцию, когда до региона доходят воздушные массы, которых там прежде не было. Например, в Арктику прорываются тёплые ветра, которые прежде успевали остыть раньше, чем достигнут Северного Ледовитого океана, они-то и растапливают ледники. На это повлияло множество факторов: обмеление рек, уменьшение лесов и другие локальные изменения в тех регионах, через которые воздушные массы идут. Нельзя всё списать только на парниковый эффект и антропогенные выбросы СО2, как делают современные политики», – рассказал Александр Иошпа.
Несбывшийся прогноз
Учёный подчеркнул, что в мировых СМИ манипулируют фактами, выдавая за реальный прогноз климатических изменений ту или иную математическую модель, но ни одна из них не учитывает все климатообразующие факторы. Так, ещё в 1960-х американские исследователи убедительно обосновали, что такими темпами к 2000 году температура по всей Земле вырастет на 2,5 градуса, но этого не произошло, иначе бы Азовское море уже было бы в пригороде Ростова-на-Дону.
По словам Александра Иошпы, метеорологические процессы слишком быстрые, чтобы обсчитать их существующими компьютерами, но в этом могло бы помочь глубокое машинное обучение.
«Представьте, над Атлантическим океаном сформировался циклон. Программа знает, что в Ростове-на-Дону он будет через три дня, поэтому на три дня можно сделать прогноз, что будет дождь или по крайней мере влажная погода. Но что произойдёт потом предсказать сложно, поскольку вариантов развития много. По идее в циклоне низкое атмосферное давление, значит, за собой он оставляет область высокого давления, её должен занять антициклон и принести похолодание. Но похолодание не наступает, потому что воздушные массы, проходя над континентом, физически успели нагреться. И обычный компьютер, который давал этот прогноз, не проводит работу над ошибками, он пока не умеет учиться», – поделился климатолог.
За это будет Нобелевская премия
«Умная» нейросеть могла бы анализировать большие объемы данных и выделять наиболее существенные для погоды факторы. Например, делая прогноз для Ростовской области брать в расчет не только движение больших атмосферных фронтов, но и течения в Чёрном и Азовском морях, температуру почвы в соседних регионах и так далее.
В ЮФУ применением глубокого машинного обучения для изучения изменений климата занимается Денис Кривогуз, молодой ученый, постдок и ведущий научный сотрудник кафедры океанологии ЮФУ.
Он стремится применить современные технологии в океанологии, чтобы получить новые знания о природе и её взаимодействии с человеческой деятельностью.
«Когда появится идеальная математическая модель, которая учтет все факторы, влияющие на климат, и докажет свою эффективность точным прогнозом погоды хотя бы на полгода, это будет Нобелевская премия. А пока математики только учатся предсказывать будущее, мы, климатологи, можем констатировать настоящее: потепление закончилось, по крайней мере для нашего региона. И есть все основания ждать похолодания», – считает Александр Иошпа.
Ледниковый период в XXI веке
В этом мнении с Александром Рувимовичем солидарны учёные из Норвегии. Их математическая модель предсказала наступление нового Ледникового периода к 2036 году. Такой прогноз основан на предположении, что своё движение замедлит или остановит тёплое течение Гольфстрим, которое не даёт замерзать северным морям.
Сегодня арктические воздушные массы начинают своё движение в сторону континентов, неся с собой холод примерно -40°C. Но, проходя над Гольфстримом, они прогреваются до -10 – -15°C, что уже не так холодно. К нам на Юг России они приносят едва ли -5°C. Но таяние ледников опресняет и охлаждает Гольфстрим, он уже течет не с былой скоростью. Если он остановится или изменит свою траекторию, всему северному полушарию Земли стоит готовится к похолоданию.
То есть потепление привело к таянию ледников, а таяние ледников приведет к похолоданию. И это не единственный пример такого дуализма в климатологии. Любое извержение вулкана может привести как к понижению, так и повышению температуры. С одной стороны, вулкан выбрасывает пепел и газы, которые не дают земле остывать: мешают отдавать тепло в космос – тот самый парниковый эффект. С другой стороны, облака пепла не дают прогревать землю солнечным лучам, из-за чего может сильно похолодать.
«То же касается увеличения концентрации СО2 в атмосфере. Да, он создаёт парниковый эффект, но в то же время углекислота в воздухе делает его менее прозрачным, а значит меньше солнечного света и тепла доходит до поверхности. То, что многие считают главной причиной потепления, может стать одним из факторов наступающего похолодания», – подытожил Александр Иошпа.
Учёный добавил, что этим летом и июнь, и июль в Ростове-на-Дону были на полградуса холоднее, чем в среднем за историю наблюдений, и даже отличившийся сильной жарой август ни разу не превысил отметку 38°C, хотя для нашего региона аномалией не считается жара до 40°C.