Почему точность прогноза погоды ограничена сроком в 10 дней? Что может затормозить такое мощное течение, как Гольфстрим? Как и почему меняется продолжительность времен года?
С чем связан беспрецедентный рост экстремальных погодных явлений (ураганов, периодов жары, засух и наводнений)? О тайнах климата, о том как устроена кухня погоды, в программе "Время науки" на Радио "Комсомольская правда" говорили радиожурналист Мария Баченина, академик РАН Александр Сергеев, научный руководитель Национального центра физики и математики (НЦФМ) и их гость руководитель лаборатории взаимодействия океана и атмосферы и мониторинга климатических изменений Института океанологии РАН имени Ширшова, академик РАН Сергей Константинович Гулев.
ПОЧЕМУ ВРЕМЕННОЙ ПРЕДЕЛ ПРЕДСКАЗУЕМОСТИ ПОГОДЫ - 10 СУТОК
Мария Баченина:
- Сергей Константинович, как океан влияет на климат? Казалось бы, где мы и где океан, но погода за окном, оказывается от этого зависит тоже. Это влияние на атмосферу через круговорот воды в природе?
Сергей Гулев:
- Да, в значительной части это тот самый круговорот воды, который мы учили в школе. Но взаимодействие океана и атмосферы - это еще и обмен энергией и глобальный энергетический цикл. Океан получает энергию солнца и передает атмосфере явное и скрытое тепло. Скрытое тепло – это как раз испарения, они формируют влагозапас атмосферы. Тепло называется скрытым, потому что атмосфера не сразу это чувствует. Она нагревается только когда испарившаяся вода сконденсируется, превратится в капельки. Не обязательно эти капли должны в виде дождя немедленно упасть на землю, они могут существовать в облаках, а пролиться через два часа либо жить в атмосфере до 10 суток. И этим, кстати, объясняют этот предел предсказуемости погоды. Влагу называют топливом атмосферы. Когда вся влага выпала и образовалась новая из океана, система забыла свои начальные условия, прогностического значения они уже иметь не будут. Так строятся краткосрочные и среднесрочные прогнозы погоды.
Александр Сергеев:
- Понятно, что в океане воды существенно больше, чем в атмосфере, следовательно энергии, которая запасена, тоже много больше. Но все-таки хочется понять на пальцах: что такое энергия океана по сравнению с энергией атмосферы? Что это за величина?
Сергей Гулев:
- Океан очень консервативен. У него теплоемкость в 4 раза больше, чем у воздуха, а плотность в 800 раз больше.
Александр Сергеев:
- Если считать грубо, то в кубическом метре океана в 3200 раз больше энергии и тепла, чем в кубическом метре атмосферы?
Сергей Гулев:
- Совершенно верно. Поэтому океан способен аккумулировать и сохранять тепло и энергию в течение очень долгого времени. Это делает океан особым компонентом земной климатической системы, потому что океан способен эту энергию переработать, как-то переместить внутри себя и потом возвращать атмосфере на достаточно длинных периодах времени.
ОКЕАН - МОЩНЫЙ ПОГЛОТИТЕЛЬ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА
Александр Сергеев:
- Расскажите, пожалуйста, про Эль-Ниньо, Ла-Нинья – наверное, многие слышали этот термин, что это такое?
Сергей Гулев:
- Эль-Ниньо – это колебание температуры поверхностного слоя воды в экваториальной части Тихого океана. Это явление возникает, когда формируются сильные аномалии уровней температуры и давления между восточной частью Тихого океана и западной частью Тихого океана. И тогда вдоль экватора возникает такая экваториальная ячейка, которая вытягивает из западной части Тихого океана очень много тепла. Причем, в первую очередь скрытого тепла. И это явление настолько сильно и быстро перестраивает всю атмосферу, что отклики на Эль-Ниньо находят и в Европе, и в России, и в Африке, и в Австралии.
Александр Сергеев:
- Как поверхность океана поглощает парниковые газы? Это очень существенно, особенно с точки зрения современной климатической повестки.
Сергей Гулев:
- Очень хороший вопрос. Океан является критически важным, мощнейшим поглотителем углекислого газа из атмосферы. Столь же важным по объемам, как и суша с ее лесами и зелеными насаждениями. Если бы океана не было, то у нас бы концентрации климатически активных газов, в первую очередь, диоксида углерода, в атмосфере были бы гораздо больше.
УРАГАНЫ И НАВОДНЕНИЯ ЭТО ПРОЯВЛЕНИЯ "НЕРВОЗНОСТИ" КЛИМАТА
Александр Сергеев:
- Наш разговор плавно дрейфует к вопросам изменения климата. Отчет Всемирной метеорологической организации за прошлый год, утверждает, что в 2024 году во всем мире произошло около 150 беспрецедентных экстремальных природных явлений. Беспрецедентных - это значит, ничего подобного в этом классе явлений раньше на планете Земля не наблюдалось. Почему это происходит?
Сергей Гулев:
- Глобальное потепление, которое связано с антропогенной деятельностью человека, за последние 100-150 лет привело к повышению температуры среднем на 1.09 градуса Цельсия по сравнению с доиндустриальной эпохой. На суше это чуть больше -1.54 градуса, над океаном поменьше – 0,88, по понятным причинам консервативности мирового океана. При этому нас гораздо сильнее теплеют средние и высокие широты, то есть Арктика нагревается быстрее, чем тропики, где изменения не так выражены. Но мы ощущаем это потепление не только в виде увеличения средней температуры: усиливается частота и интенсивность экстремальных погодных явлений. Александр Михайлович Обухов, наш выдающийся физик атмосферы и климатолог еще в 80-х годах прошлого века, заметил, что с потеплением повышается "нервозность" климата. Это объясняется тем, что образуется гораздо больше интенсивных тропических циклонов, причем очень мощных - пятой, четвертой категории. А гидрологический цикл меняется очень медленно, он начинает представлять из себя такую пятнистую структуру, когда в одном месте происходят экстремальные осадки, а рядом - засуха. Вспомните 2010 год: на европейской территории России рекордная, страшная аномалия - температура выше климатической нормы на 7 градусов. При этом на пространстве от Сибири до Пакистана аномально холодная погода, а в Европе экстремальные осадки и наводнения. Иными словами, глобальное потепление проявляет себя не просто повышением температуры на один градус за сто лет, а экстремальными засухами, ураганами, наводнениями и так далее.
ПОЧЕМУ "СЖИМАЮТСЯ" ВРЕМЕНА ГОДА
Мария Баченина:
- Если такими темпами погода пойдет в разнос, то в конце концов у нас изменятся времена года?
Сергей Гулев:
- Времена года не изменятся, я надеюсь. Но на сезонный ход, конечно, потепление тоже влияет. Есть интересные диагностические работы, которые показывают, например, что в определенных районах мира сжимаются промежуточные сезоны типа весны и осени, и наступает более резкий переход от зимы к лету. Это не везде происходит, но такая тенденция наблюдается последние 40-50 лет.
Александр Сергеев:
- Нервозность, о которой мы говорим, проявляется не только в погодных явлениях, но и в политическом поле. Ведь смотрите, что происходит вокруг Парижского соглашения (договор о мерах по снижению содержания углекислого газа в атмосфере - Ред). США сначала в 2015 году присоединились к этому соглашение. Когда Трамп первый раз пришел в Белый дом, он заявил о выходе США из соглашения. Когда пришел следующий президент Байден, одним из первых его указов было возвращение Соединенных Штатов в рамки Парижского соглашения. Второе пришествие Трампа и снова заявление о выходе США… Глядя на это весь мир начинает дергаться. В таких ситуациях важно опираться на квалифицированную экспертную оценку. Сергей Константинович, существует такая организация, как Межправительственная группа экспертов по климатическим изменениям (По-английски Intergovernmental Panel for Climate Change - сокращенно IPCC). В 2007 году этот орган вместе с вице-президентом Соединенных Штатов Гором был удостоен Нобелевской премии мира. Я знаю, что вы очень активное участие принимали в работе этой экспертной группы.
Сергей Гулев:
- Я участвовал в подготовке трех отчетов IPCC. Первый был посвящен физической науке о климате. Второй – о том, как изменения климата влияют на экосистемы, на сельское хозяйство и так далее. И третий – как приспособить энергетику к изменениям климата и сколько это будет стоит.
Александр Сергеев:
- Ведущие ученые мира, эксперты, собираются, проводят огромную работу, и дальше эта экспертиза предоставляется в ООН и политикам. Получается, что присутствующий у нас гость - лауреат Нобелевской премии через участие в этой организации. Потому что, когда организация получает Нобелевскую премию, это означает, что эксперты, которые там работали…
Сергей Гулев:
- Там несколько сотен ученых в подготовке докладов участвуют.
Александр Сергеев:
- И что же? Важно же звание, а не деньги, которые за это дают.
МОЖЕТ ЛИ ЧЕЛОВЕК "ЗАТОРМОЗИТЬ" ГОЛЬФСТРИМ?
Мария Баченина:
- Мы начали с энергии. Можно ли из океана извлечь энергию, насколько она будет дешевле и чище остальных видов энергии?
Сергей Гулев:
- Хороший вопрос. Из океана извлекают энергию, в основном, двумя способами. Это приливные электростанции, которые уже очень давно используются. А также установки, которые используют энергию волн и ветра. Они, прямо, скажем, не очень эффективным источником является. И есть идеи, как использовать принцип приливных электростанций технологически немного по-другому - устанавливать большие турбины в струйные течения возле берегов. В принципе можно получать достаточно большие объемы энергии. На эту тему могу интересную историю рассказать.
Во Франции училась русская девочка Настя из мехмата Новосибирского университета. Я там читаю лекции. Она очень хотела делать исследование по океанской энергии, и мы создали глобальную модель океана в очень высоком разрешении. Расчеты показали, что если вставлять блоки турбин, которые бы генерировали энергию, примерно эквивалентную небольшим французским атомным станциям, то блоки должны быть такими огромными, что способны остановить такие мощные течения, как Гольфстрим и Куросио. Турбины же обычно ставят друг за другом - цугом - и течение просто перестает течь в эти машины. В первую-вторую еще куда ни шло, а в третью - точно перестает.
Александр Сергеев:
- Работа из серии, как нам затормозить Гольфстрим?
Сергей Гулев:
- Для нас это был совершенно фантастический результат. Мы написали статью в Nature Energy (престижный научный журнал - Ред). Она была там опубликована, мы дали кучу интервью, а акции компании в Ливерпуле, которая производила эти турбины, за день упали на 8%. Интересно, что после публикации Насте предложили работу в этой компании. А для меня было удивительно, что вмешательство человека может быть таким масштабным, что способно реально изменить циркуляцию океана.
Автор: БАЧЕНИНА Мария, КОРОБАТОВ Ярослав
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ