|
Номер 1(106)
"В НАС БРОДИТ СОЛНЦЕ"
Это история, где властвуют удача, увлеченность и ум. Главные действующие лица - Игорь Либин, математик и физик-ядерщик, специализирующийся на изучении космических излучений, особенно порожденных солнечной активностью, Миколас Миколаюнас, гидролог и глава Гидрометеослужбы Литвы, исследователь климатических изменений, взаимосвязи между годовыми изменениями протяженности ледового покрытия Балтийского моря, Атлантического океана, а также Юрате, жена Миколаса (она тоже - молодой ученый, с которой Либин познакомился в Москве в ходе научной работы).
Когда Игорь отправился в Вильнюс отдыхать, Юрате познакомила его с Миколасом. Либин начинает беседовать с ним о климатологии, о Балтике, о влиянии солнечной активности на атмосферу и о математических моделях, которые бы включали стандартные переменные метеорологии и стандартные переменные влияния солнечной активности на нашу планету. Проанализировав вместе с двумя коллегами, Хорхе Пересом Перазой и Владиславом Солнцевым данные за 279 лет измерений протяженности льдов в Балтийском море, наши герои обнаружили двадцатидвухлетние периодические колебания, соответствующие полному циклу магнитной активности солнца, и тенденцию к колебанию с периодичностью 800-1000 лет.
Аналитическая модель была испытана с использованием данных об уровне воды Бернского озера в Швейцарии (монахи терпеливо собирали эти данные с пятнадцатого века). Было найдено подтверждение существованию двадцатидвухлетних и восьмисотлетних циклов
С этого времени начинается международная исследовательская работа трех институтов - ИЗМИРАН (Москва), УНАМ (Мексика), Таллинского Гидрометеорологического института и Гидрометеорологической службы Литвы, - нацеленная на построение модели долгосрочного климатического прогноза. Эта работа была успешно завершена в 1977 году. Модель была не раз проверена на практике, например, в связи с изменениями уровня воду Каспийского моря, с протяженностью лесов на севере России, по изменениям Ниньо и т.д.
Неприятны некоторые долгосрочные прогнозы: нынешнее глобальное потепление, начавшееся в 1635 г. (минимум Маудера), связано с восьмисотлетним солнечным циклом; в 2040 году температура начнет снижаться.
Ошеломительное наблюдение: влияние человеческой деятельности на этот процесс оценивается не более чем в 10 процентов.
"Около тридцати лет назад возникла идея об определяющем влиянии деятельности человека на климат. Парниковый эффект, озоновые дыры, фреон из холодильника - все эти проблемы постоянно обсуждались и даже поддерживались вполне официальной метеорологией, что и привело к образованию главного явления под названием Киотский протокол. По нему богатые страны платят за то, что они загрязняют атмосферу. Такие выплаты должны идти в пользу бедных стран. Это механизм перераспределения средств, хотя как он устроен точно, я не очень представляю, потому что ни разу не слышал, чтобы таким образом финансировались большие природоохранные проекты.
Тогда и возник вопрос, можно ли реально оценить вклад человеческой деятельности в глобальные климатические изменения. Мы, а это интернациональная группа исследователей (физики Хорхе Перес-Пераса из Университета Мексики и Константин Юдахин из Академии наук РФ, гидролог Аго Яаани из Метеорологической службы Эстонии, метеоролог Миколас Миколаюнас из Гидрометслужбы Литвы и математик Олег Гулинский), начали изучать эти изменения и, конечно, попытались их просчитать. Прикладная математика сегодня находится на очень высоком уровне, и поэтому посчитать можно практически все. Если принять на веру все опасения сторонников идеи опасной человеческой деятельности, то и тогда, по нашим расчетам, максимальное влияние человека на негативные процессы с климатом за последние 50-80 лет составило всего 10%. Все остальные 90% берутся неизвестно откуда. Вот эти 90% изменений и стали предметом наших исследований.
Начиная с середины 15-го века, во многих странах ведутся вполне честные, а главное постоянные, ежедневные метеорологические наблюдения. Ведутся измерения температуры, изменения уровня озер и рек и многое другое. При этом, благодаря тому, что наблюдения велись и в таких странах как Швейцария, Швеция, мы имеем непрерывные результаты за многие столетия. Параллельно с метеонаблюдениями велись наблюдения и за Солнцем. И если метеонаблюдения я еще могу понять (нужды мореплавания и земледелия), то я до сих пор не могу понять, что могло подвигнуть монахов ежедневно наблюдать через стеклышки за Солнцем, подробно зарисовывать и описывать пятна на нем. Это просто научный подвиг.
Используя данные многолетних наблюдений температуры, давления, скорости ветра в Атлантике, осадков, уровня озер, но главное, солнечной активности, мы не просто начали анализировать взаимозависимости между различными климатологическими процессами, но и попытались описать эти зависимости математически. Кроме того, имея длинные ряды однородных данных, мы попытались моделировать поведение одного и того же процесса в динамике. Так, если у вас существует тысяча точек, то вы можете предсказать вперед на одну, две, три точки, как будет протекать процесс. Вероятность прогноза будет вполне высокая, если процесс ведет себя более-менее стабильно, без резких изменений. Хотя в действительности, "гладкие", или как их называют "стационарные", процессы встречаются крайне редко. Например, мощная вспышка на Солнце в состоянии резко изменить характер поведения абсолютного большинства исследуемых параметров. Такие "нестационарные" процессы необходимо исследовать, но отдельно, существующие математические методы позволяют это сделать, во многом благодаря работам Гулинского и Юдахина. Сегодня я не буду касаться самой математической "кухни". В нашей сегодняшней беседе это можно опустить.
Мы начали свою работу со сравнительно "гладких", относительно стационарных процессов. Первой работой оказался прогноз об объеме воды озера Патскуаро в Мексике. От него зависит питьевая вода большей части Мексики. Мексиканцы не могли понять, почему в некоторые годы воды там очень много, а в некоторые мало. Вроде, идут сильные дожди, а воды все равно не хватает. Мы установили, что поведение количества воды хорошо совпадает с поведением солнечной активности. Для чистоты эксперимента мы исследовали еще несколько похожих озер в России и Киргизии. И хотя полученные результаты во многих случаях оказались в противофазе с поведением мексиканского озера, но все равно общая тенденция сохраняялась: объем воды изолированных озер четко "реагирует" на солнечную активность. Человеческая деятельность сказалась на этих экосистемах в пределах 8-10%. И только Аральское море оказалось уничтожено именно человеком, его бездарно выпили.
Таким образом, мы создали тогда довольно грубый, но реальный прогноз. Если мексиканцы не будут воздействовать на свое озеро экстремально, то можно будет качественно прогнозировать уровень озера (а значит и объем воды) на ближайшие одиннадцать лет. Но хотелось добиться более точного прогноза. Для этого необходимо было резко увеличить количество параметров, влияющих на процесс. Пришлось начать взаимодействовать с гидрологами, климатологами, дендрологами. Оказалось, что при значимости всех исследуемых факторов, все равно, солнечная активность максимально влияет на поведение климатологических процессов. Нам удалось сделать новый многопараметрический прогноз, который оказался гораздо точнее. Он дал возможность нам и, следовательно, и местным властям определять, сколько именно воды они могут отпустить в будущем году, чтобы не уничтожить озеро.
Аппетит приходит во время "воды" и после озер мы занялись другими метеорологическими процессами. Начали с приземной температуры и давления. К сожалению, длинных рядов данных (таких как в Швеции и Швейцарии) в России не оказалось, к сожалению, у нас не было подвижников-монахов. При любом ослаблении власти первым делом гибнут обсерватории, научные установки. На Северном Кавказе на вершине горы Чегет была лучшая в мире установка по наблюдению за космическими лучами. В девяностые годы ее разрушили, а свинец растащили. Станция стоимостью в миллион долларов была растащена за несколько дней. Но даже с неполными данными, многое можно предсказать при помощи математических методов. Ошибка, конечно, будет гораздо больше, но принцип останется неизменным. Мы научились по кусочку процесса предполагать, что с данным процессом будет в целом. Понятно, что ошибка в нашем случае может быть очень значительной. Но качественные изменения будут описаны достаточно точно. Для получения качественных оценок мы активно начали сотрудничать со специалистами по деревьям - дендрологами. Деревья (даже найденные под землей) могут ответить на многие вопросы, ибо их возраст можно очень хорошо датировать. А по кольцам можно восстановить всю картину год за годом, так как каждое кольцо - это один год. Некоторые деревья живут сотни и тысячи лет. Когда проходит вырубка таких долгожителей, то во всех странах один "блин" сохраняется всегда. Из такого кольца можно вытащить все, включая уровень космической радиации. Следовательно, можно проследить процесс на многие сотни и тысячи лет назад и получить длинные ряды данных. А дальше уже чистая математика.
В процессе работы мы столкнулись с поразительными результатами: например, динамика поведения сердечно-сосудистых заболеваний напрямую зависит от солнечной активности. Мы попытались работать с врачами. Там проблема выглядела совсем просто. Истории болезни сохраняются многие десятилетия. Несколько человек с нами начали работать, защитили диссертации, на этом все и закончилось. С чем это связано - не знаю. А ведь там можно заранее предупреждать пациентов о грозящей опасности. Несколько профилактических действий могут спасти десятки тысяч людей.
Расскажу еще один поразительный факт. Существуют вполне школьные опыты. Они очень показательны, поэтому их очень любят демонстрировать детям. Грубо говоря, смешивают две жидкости и через какое-то время выпадают на дно кристаллики. В 1964 году на конференции, проходившей в Ленинграде, профессор Паккарди из Италии сделал сенсационный доклад, после которого химики разных стран в одно и то же время (по Гринвичу) проводили простейший школьный опыт: следили за такой школьной реакцией осаждения в коллоидном растворе оксихлорида висмута. Ученых волновали не результаты экспериментов (они были известны), а скорость прохождения реакции осаждения, потому что каждый раз она была различна для различных опытов, но одинакова по всей Земле. Значит, существовал какой-то общий для всей планеты фактор, влияющий на прохождение реакций. Это открытие, блестяще подтвержденное советским биофизиком из Пущино Симоном Шнолем, было последней каплей в накоплении данных об удивительных связях различных процессов на Земле с активностью Солнца. Оказалось, что реакция действительно каждый день и даже час осуществляется с разной скоростью. Но в любой точке земного шара одновременно время реакции одинаково. И на 95% оно зависит от солнечной активности.
О том, что Солнце основа всего писал еще Фукидид и многие его последователи. В последнее время было доказано, что в периоды вспышек на Солнце резко меняется состав крови: в эти моменты кровь напоминает ту, которая бывает у людей, перенесших радиоактивное облучение. Влияние на кровь оказывают не только долгопериодические циклы (как и на все в природе), но и годовые, сезонные, суточные и даже секундные. Кровь меняется постоянно - в нас, как вино, бродит Солнце. Впервые в истории науки, в начале двадцатых годов прошлого века обратил внимание на синхронность солнечной активности и происходящих на Земле процессов Александр Леонидович Чижевский. Выдающийся российский ученый, мыслитель, он был вместе с тем и талантливым художником, утонченным поэтом-философом и музыкантом. "Леонардо да Винчи ХХ века" назвали А.Л. Чижевского участники состоявшегося в Нью-Йорке в сентябре 1939 года I Международного конгресса по биофизике и космологии. Наряду с такими корифеями науки, как В.И. Вернадский и К.Э. Циолковский, Чижевский положил начало новому космическому мировоззрению. Обнаружение влияний космических факторов на биологические и научно-социальные процессы - одно из самых значительных его вкладов в современное научное мышление. "Как же волнения и бури на Солнце влияют на планету? - писал он. - Продолжает ли наш космический корабль "Земля" спокойно и безмятежно плыть своим курсом или его все же "покачивает" на волнах солнечных циклов так, что время от времени слышен звон стаканов в кают-компании?".
Теперь появилась возможность все это посчитать. И на основе расчетов можно сделать прогноз. В ходе нашей деятельности к нам обратились специалисты по лесам, с просьбой сделать расчет. Мы занимались Норвегией, Россией и Канадой, странами, где леса растут в наиболее северных широтах. Данные о лесах тоже существуют, по крайней мере, уже 100 лет. Мы выяснили, что в последние 80 лет границы лесов непрерывно сдвигаются на Север. Это означает, что там, где раньше была вечная мерзлота, и деревья не могли расти, теперь температура повысилась, и леса чувствуют себя вполне комфортно. Тогда мы начали пытаться анализировать глобальную температуру, площадь льда в Балтийском море и Северном ледовитом океане и многое, многое другое. В результате практически пятнадцатилетних исследований нам (еще почти десять лет назад) удалось доказать, что источником механизма воздействия на изменения циркуляции атмосферы, водности замкнутых озер является циклическая деятельность Солнца и ее влияние на атмосферу Земли.
В последние годы в научных и правительственных кругах многих стран неоднократно высказывалась версия, что наблюдаемые процессы изменения климата (в том числе и потепление) в основном обусловлены техногенной деятельностью человечества. Однако за предыдущие сто лет, например, содержание СО2 в атмосфере увеличилось в 3-3,5 раза, что привело к росту средней температуры на планете на 0,8-0,9 процента. Нами удалось показать, что за то же время в полярных и приполярных областях средняя температура повысилась на 3-4?С, в средних широтах - на 2-2,5?С, в приэкваториальных областях - на 0,9-1,1?С. При этом наблюдаемая тенденция сохранится еще минимум 80-90 лет. Но вклад непосредственной человеческой деятельности в данном процессе составляет максимально на 10%. Само же глобальное потепление, по нашим оценкам, достигнет максимальных температур годам к 2080-2100, а затем опять пойдет на спад. Тем не менее, ожидать ледникового периода при этом не стоит. Голландцы не начнут кататься на коньках на каналах, как это было несколько сотен лет назад. И скорее всего, Гренландия, возможно, не станет "зеленой" землей, где рос виноград, как это было тысячу лет назад.
Но колебания климата - это реальность. Человек пока ещё не нанес суперсерьезного вреда природе и если не совершать ничего сверхестественного, то природа справится и с последствиями деятельности человека. Просто, у Солнца существует циклы, которые и влияют на климат. Мы оказались свидетелями его очень интенсивной фазы. Сегодня намного меньше на севере нужны ледоколы, которые еще тридцать лет назад были основой северной экономики. И человек здесь совершенно ни при чем. Природа явление саморегулирующее, если, конечно, ее не слишком добивать. Солнце во всех этих процессах является решающим игроком. Сегодня главной задачей климатологии является создание точной прогностической модели нетехногенных катаклизмов и катастроф. Человек и так творит безумства, приводящие к катастрофам техногенным, наша задача (в силу наших возможностей) - попытаться понять, что нам сулит в будущем сама природа.
В стихотворении "Космос" А.Л. Чижевский писал:
Всевластен лик, глядящий с вышины!
Настанет ночь - и взор летит из бездны,
И наши сны, взлелеянные сны
Пронизывают знанием надзвездным.
И лик глядит, о людях не скорбя.
Под ним бегут в громах века и воды…
Под черствым равнодушием природы
Невыносимо осознать себя!
Лишь на листе, где численные тайны,
Пылает смысл огнем необычайным".
Я почти не прерывал ученого, столь доходчиво ему удалось все объяснить даже мне, неучу. Получился профессиональный монолог, который только подтвердил мои вполне дилетантские размышления.
|
|
