Непостоянство климата всегда волновало человечество. После открытия 11-летней цикличности солнечной активности в первой половине XIX века наиболее часто стали делать попытки связать колебания климата с циклическими изменениями солнечной активности и с другими космическими факторами. Предлагались различные гипотезы о механизмах воздействия космических факторов на климат, но все предположения так и оставались на уровне гипотез из-за недостатка знаний. Вскоре возникли первые предположения о связи изменений климата с деятельностью человека. Это влияние на климат тогда усматривали через изменение растительности человеком. Огромные некогда лесные территории были вырублены в XIX веке. Одни исследователи утверждали, что из-за уничтожения леса климат Европы стал суше, а другие по исследованиям данных на территории Америки, Индии и других стран приходили к совершенно другим выводам. Тем не менее, несмотря на различия результатов, лес обвинялся в изменениях климата и должен был брать всю вину на себя. Истребление леса в одних работах рассматривалось как причина иссушения климата, а в других ‒ наоборот.
Во второй половине ХХ века не вырубки леса, а его сжигание и сжигание любого другого топлива стали рассматриваться как причина изменений современного климата. Антропогенная гипотеза оказалась живучей и обрела новых сторонников.
В настоящее время многие специалисты в области наук о Земле во всем мире считают, что существуют долговременные изменения климата, связанные как с долговременными природными процессами космического масштаба, так и с деятельностью человека в последние десятилетия. При этом космическим факторам изменений климата отводится главная роль. Тем не менее в докладах Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) утверждается, что главной причиной современного глобального потепления и усиления экстремальности климата является дополнительный парниковый эффект, который возник в атмосфере от антропогенных выбросов углекислого газа при сжигании ископаемого топлива человечеством. Внешние природные факторы (космические) этой группой экспертов признаются несущественными. На самом деле нет никаких доказательств антропогенной гипотезы изменения климата, кроме оценок по моделям, адекватность которых тоже не доказана. А причина недоказанности та же — недостаток знаний для моделирования как космических воздействий, так и для учета парникового эффекта от сжигания топлива человечеством.
При создании моделей климата сторонники антропогенной гипотезы во всем мире поступили просто. Влияние космических факторов на изменения (колебания) климата они сочли несущественными и обнулили их в моделях. Одной проблемой стало меньше. А все наблюдаемые изменения климата без каких-либо доказательств априори приписали в моделях антропогенным парниковым газам. Недостаток количественных знаний об антропогенном влиянии заменили в моделях подбором настроечных коэффициентов и так избавились от второй проблемы. При этом настройка каждого коэффициента в моделях проводилась при сравнении результатов моделирования с фактическими данными наблюдений об изменении климата в ХХ веке. Цель настройки заключалась в стремлении добиться в моделях устойчивого повышения моделируемой глобальной температуры на Земле, начиная с середины 1970-х годов, именно с того момента, когда началась эпоха интенсивного сжигания топлива человечеством. Все совпало, настройка удалась без научных обоснований настроечных коэффициентов. Совпали увеличение количества парниковых газов, потепление климата и модельные оценки потепления. Но можно ли априори заданный результат моделирования считать доказательством антропогенной гипотезы? Модели климата показывают только то, что в них заложили их создатели при подборе коэффициентов.
Наблюдаемые современные изменения климата сопровождаются сильнейшими негативными последствиями в климатозависимых отраслях экономики всего мира. Они отражаются на условиях жизни и на здоровье человека, сопровождаются экстремальными погодными явлениями с разрушительными последствиями для населения многих стран с многочисленными жертвами в результате участившихся стихийных бедствий. В этих условиях самым разумным стали считать принцип предосторожности, принятый в Рио-де-Жанейро в 1992 году, согласно которому — при опасности непоправимого ущерба окружающей среде недостаток научных знаний о сопутствующих явлениях не может служить причиной отсрочки принятия эффективных мер для ее защиты. «Здравый смысл» стал важнее результатов научных исследований. Теперь темпы научного обоснования причин изменения климата не поспевают за темпами принятия решений по борьбе с предотвращением этих изменений.
Поспешные апокалиптические предостережения настроили общество на борьбу с предполагаемым виновником стихийных бедствий ‒ с углекислым газом. Эта борьба теперь сводится к коренной перестройке всей мировой промышленности и хозяйственной деятельности. Уже никого не останавливает признание того, что экономические последствия от ошибок в понимании проблемы климата значительно опаснее самих негативных последствий наблюдаемых и возможных будущих изменений климата. На межправительственном уровне ведется борьба за сокращение выбросов парниковых газов, вводятся квоты и налоги на выбросы углекислого газа. Подключился бизнес, началась торговля воздухом, о научной стороне нерешенной проблемы забыли.
Длительные наблюдения за климатом показывают, что колебания климата были всегда. Наглядным примером многолетних колебаний температуры является график изменения температуры воздуха в центральной Англии с 1800 года (ряд наблюдений в Англии один из наиболее длительных. Рис. 1).
Рис. 1. Зимняя температура (T) в Центральной Англии, сглаженная по 11 годам, ее трендовая составляющая (пунктир), демонстрационная синусоида (Sin) и антропогенная эмиссия СО₂, выраженная в млн тонн углерода (C).
Более чем двухсотлетний ряд наблюдений позволяет выявить важные особенности, которые не согласуются с антропогенной гипотезой. Общепризнано, что глобальное потепление и интенсивное сжигание топлива человечеством (синяя кривая на рисунке) начались в середине 1970-х годов. Температура в центральной Англии (красная кривая) тоже повышалась в эти годы. А в 1920-х и 1930-х температура повышалась при отсутствии интенсивного сжигания топлива. Как это объяснить почти при нулевых выбросах антропогенных парниковых газов?
Анализируя видимые на рисунке изменения температуры за 220 лет, не остается сомнений, что колебания климата (повышения и понижения температуры) трижды повторялись примерно через каждые 70 лет. Каждое новое повышение температуры происходило на более высоком уровне, обусловленном сверхвековым трендом. Для сопоставления на рисунке приведена синусоида с периодом 73 года с повышающим трендом. Подобие повторяющихся колебаний синусоиды и температуры очевидно. Также очевидно, что третья, современная, волна потепления является продолжением двух предшествующих волн колебаний из доиндустриального времени. Колебания климата с периодом около 70 лет начались задолго до индустриализации человечества и не могли быть связаны с количеством сжигаемого топлива. Причина сверхвекового тренда повышения температуры тоже не ясна, но он тоже появился задолго до эпохи предполагаемого губительного влияния человека на климат.
Современное потепление климата, которое началось в последней четверти ХХ века, является всего лишь началом очередной 73-летней волны потепления климата. Два предшествующих потепления сменились понижением температуры. Нет оснований предполагать, что после современного потепления будет иначе. После каждого потепления следовало понижение температуры. Так будет и теперь независимо от человека. Но полного возврата к холодному климату 1970-х годов не будет из-за продолжения сверхвекового слабого повышающего тренда, тоже не зависящего от человека.
Анализ особенностей колебаний климата, выполненный по данным наблюдений всемирной метеорологической сети станций и наблюдений за климатом Мирового океана, позволяет выявить много особенностей, противоречащих антропогенной гипотезе. Данные наблюдений не подтверждают заметного влияния человека на современное потепление и на усиление экстремальности климата, которыми так обеспокоено человечество.
В настоящее время нет оснований для обвинений человечества в современных бедах климата и нет оснований для принятия необоснованных дорогостоящих мер по ограничению использования углеводородов. В отсутствии доказанного антропогенного влияния на климат проблема понимания причин изменения климата переходит в новую фазу исследования природных колебаний климата.
Колебания являются основным свойством климата. Важной основой при постановке задачи изучения климата является понимание того, что колебания климата, которые существуют на протяжении всей известной истории Земли, должны иметь некоторый природный источник циклически повторяющихся притоков энергии. Цикличность является основой многих изменений в Солнечной системе, начиная с вращения планет, изменения солнечной активности, тектонической активности Земли, некоторых изменений на других планетах. Многие из таких изменений повторяются с одинаковыми или соизмеримыми частотами как будто под влиянием одного общего внешнего фактора, существующего в Солнечной системе. Самым общим исходным механизмом всех циклических процессов в Солнечной системе является вращение планет и Солнца вокруг их общего центра масс (барицентрическое вращение). В Солнце сосредоточено более 99% всей массы солнечной системы, но на него приходится менее 2% момента количества движения, остальные 98% момента количества движения принадлежат планетам. В связи с этим при поисках истоков повторяющихся внешних воздействий на климатическую систему Земли следует уделить особое внимание движениям планет.
Суть авторского предполагаемого механизма поддержки колебаний климата заключается в изменениях циркуляции вод Мирового океана и генерации дополнительных потоков тепла из океана в атмосферу при изменении момента вращения Солнца относительно центра масс Солнечной системы. Вращения планет определяют циклические изменения момента J вращения Солнечной системы. При этом изменяется момент вращения Земли и жидкой оболочки на ней (океана). Глобальные теплые и холодные океанические течения циклически получают дополнительное количество движения и изменяют перенос тепла по планете. Следствием этого являются многолетние колебания регионального и глобального климата.
Океанические течения объединены в одну общую систему под названием Большой океанический конвейер. Большой конвейер океанических течений медленно переносит тепло и влагу из одних регионов и слоев океана в другие, осуществляет связь между глубинными и поверхностными водами. Выход аномалий тепла на поверхность океана в разных его частях возможен с запаздыванием в несколько лет или десятилетий. Изменения в глобальном теплообмене Мирового океана через большой конвейер представляет собой первичное физическое явление, непосредственно реагирующее на вариации астрономических параметров.
Анализ связи изменения температуры поверхности Мирового океана (ТПО) в узлах географической сетки обоих полушарий Земли показал, что через 32–37 лет после изменений момента инерции J барицентрического вращения Солнечной системы появляются значимые изменения температуры поверхности океана, но не везде на планете, а преимущественно в областях траекторий основных океанических течений. На карте (рис. 2) красным и синим цветами показаны поля проявления положительных и отрицательных связей температуры поверхности океана с внешними циклическими воздействиями Солнечной системы. Наиболее обширные тесные связи оказались в Тихом океане.
Рис. 2. Поля значимых асинхронных положительных и отрицательных коэффициентов корреляции между моментом J и ТПО с запаздыванием ТПО на 32–37 лет. Градации коэффициентов на карте: 1) <= −0.70; 2) −0.60 ÷ −0.69; 3) −0.50 ÷ −0.59; 4) −0.40 ÷ −0.49; 5) −0.39 ÷ +0.39; 6) +0.40 ÷ +0.49; 7) +0.50 ÷ +0.59; 8) +0.60 ÷ +0.69; 9) >= +0.70.
Стрелками показаны ранее известные траектории океанических течений. Цифры на стрелках означают течения: 1 — Антарктическое циркумполярное; 2 — Перуанское; 3 — Южно-Пассатное; 4 — Восточно-Австралийское; 5 — Калифорнийское и Северо-Пассатное; 6 — Северо-Тихоокеанское; 7 — Северо-Атлантическое; 8 — Норвежское.
Карта показывает, что области проявления в океане циклических внешних воздействий совпадают с положениями главных океанических течений. В Южном полушарии от 45–50° южной широты и южнее до самой Антарктиды почти все пространство в Тихом океане от его западной до восточной границы занимает на карте поле положительных корреляций. Здесь положительные корреляции покрывают область (фрагмент) самого мощного на Земле холодного Антарктического течения. Запаздывание изменений ТПО в южной части Тихого океана составляет 32–35 лет относительно изменений момента J. Затем поле положительных корреляций с запаздыванием 35–36 лет распространяется в сторону умеренных южных широт и вдоль западного побережья Южной Америки охватывает область холодного Перуанского течения, которое является ответвлением от Антарктического течения. Еще ближе к экватору с запаздыванием 37 лет поле положительных корреляций охватывает область Южно-Пассатного течения.
В Северном полушарии в Тихом океане область положительных корреляций совпадает с районом холодного Калифорнийского течения вдоль западного побережья Северной Америки, направленного на юго-запад, которое затем переходит в Северо-Пассатное течение. Запаздывание здесь составляет 35 лет. А поле отрицательных корреляций вытянулось от Филиппинского моря на северо-восток вдоль теплого Северо-Американского течения до центральной части северной половины Тихого океана. Запаздывание здесь составило 35–37 лет.
При увеличении момента инерции барицентрического вращения повышается поверхностная температура в области холодных течений и понижается температура в области теплых течений, то есть ослабляется вынос холодных вод из приполярных широт северной и южной половин океана в сторону тропиков и ослабляется вынос теплых вод из тропиков в приполярные районы северной и южной половин Тихого океана.
Подобные связи изменений температуры океана на океанических течениях обнаружены также с изменениями геомагнитной и солнечной активности. Магнитные бури изменяют напряженность магнитного поля Земли, а изменения магнитного поля порождают электрические токи во всех токопроводящих средах на Земле, включая океан. Механизм связи изменений ТПО с геомагнитными возмущениями пока не изучен. Электрические токи в океане, предположительно, могут влиять на параметры океанических течений и способствовать переносу тепла течениями по вертикали и по географической широте.
Магнитные бури вызываются заряженными частицами, приходящими от Солнца в моменты высокой солнечной активности. Долгое время считалось, что энергия солнечных заряженных частиц, приходящая к Земле, не может повлиять на состояние нижней атмосферы, так как все частицы задерживаются магнитосферой и до атмосферы не доходят. Но не учитывалось, что возникающие при этом возмущения магнитного поля Земли беспрепятственно могут передавать свою энергию электрическим токам в океане. Предстоит еще изучить, в какой мере эти токи влияют на нагрев океана или на отклонение течений от их обычных траекторий.
Существуют также и другие, ранее разработанные предполагаемые механизмы космических воздействий на изменения климата, которые подтверждаются данными наблюдений, но количественная сторона их неизвестна.
Основным препятствием для признания космических влияний на колебания климата является слабая энергия внешних циклических воздействий по сравнению с энергией тех процессов на Земле, которые проявляются как колебания климата. Но если учесть, что климатическая система является колебательной системой, тогда это препятствие исчезает.
Колебания являются основным свойством климатической системы. Колебательные системы имеют свои собственные предпочтительные частоты колебаний. Хорошо известно, что многие частоты колебаний климата совпадают с частотами циклических космических воздействий. Из теории колебаний известно, что если повторяющиеся внешние воздействия одной системы по частоте близки к частоте собственных колебаний другой колебательной системы или совпадают с ней, то во временных изменениях второй системы возникают биения и резонансы с амплитудами, многократно превышающими амплитуду первичного воздействия.
Из теории колебаний известно, что не существует нижнего предела величины воздействия, способного раскачать колебательную систему на резонансной собственной частоте. Даже слабые повторяющиеся внешние воздействия могут оказаться эффективными. С большой вероятностью можно предполагать, что повторяющиеся слабые переменные воздействия космических факторов на Землю возбуждают колебания климата атмосферы и океана на собственных частотах климатической системы через механизм резонансов. Слабость внешних сил компенсируется многократным их резонансным воздействием. Резонансное согласование усиливает колебания каждого компонента климатической системы на избранных его собственных частотах. Колебания в системе на других возможных частотах ничем не поддерживаются и поэтому не наблюдаются. Инерционность динамических процессов в океане способствует появлению в нем долгопериодных колебаний потоков тепла в атмосферу, которые фиксируются по наблюдениям как многолетние колебания или изменения климата.
Представленное краткое описание одной из вероятных причин наблюдаемых изменений климата объединяет все ранее предложенные возможные механизмы, ответственные за наблюдаемые колебания климата. Более полное описание результатов исследования опубликовано в монографии Б. Г. Шерстюкова «Колебательная система климата, резонансы, дальние связи, прогнозы». Эту и другие монографии автора в электронном виде можно найти на сайте www.meteo.ru в разделе «Публикации, монографии сотрудников».
Важнейшая роль природной составляющей в современных изменениях климата подтверждена многими исследователями в России и за рубежом, отрицать это невозможно. Необходимы глубокие междисциплинарные исследования всех возможных причин изменений климата.
Необходимы новые математические модели климата, такие, которые бы не противоречили данным наблюдений. В этом направлении тоже надо работать.
Вопрос о причинах изменения климата — это один из сложнейших вопросов современной науки, и сводить его к одной антропогенной парниковой гипотезе без исследования всех возможных причин нет оснований. И тем более нет оснований для принятия необоснованных решений по ограничению использования углеводородов.
Практическим выводом в сложившейся ситуации должен стать отказ от необоснованной дорогостоящей борьбы с углекислым газом. Основные усилия следовало бы перенаправить на упреждающую адаптацию человечества к природным климатическим изменениям, которые всегда были и будут независимо от человека.
Фото на обложке: AP / TASS
Читайте также
Комментарии