Все мы видели художественные инсталляции, главными героями в которых выступали насекомые. Так, например, Майк Либби (Mike Libby) превращал их в механических гибридов, а художник Дин Христ (Dean Christ) по прозвищу Юбика (Ubyka) делал из этих милых созданий вооруженных до лапок киборгов. Значительно дальше в развитии этого неоднозначного направления искусства пошел Андрей Павлов, который решил показать крупным планом социальную жизнь муравьев.

Однако эта статья не о Божьих тварях, а о талантливом человеке, который с головой погрузился в мир насекомых, с ослиным усердием документируя ежедневную муравьиную рутину.
Читать дальше>>

Побалуйте своего мужчину, пришедшего уставшим после 12 часового рабочего дня, — сделайте ему нежный и чувственный тайский массаж. Освоить технику такого массажа на примерах Вы сможете, посетив сайт www.handmassage.ru.

По отношению к закону 35-летней периодичности климатических колебаний, сформулированному Брюкнером на основании множества разнообразных и информативных эмпирических наблюдений, фон Ханн был настроен гораздо менее скептично, нежели к спекулятивным рассуждениям о воздействии солнечных пятен. Фон Ханн обратил внимание на то, что брюкнеровские периоды объясняют существующие противоречивые интерпретации изменчивости климата в различных географических областях, поскольку в этих интерпретациях, без сомнения, отражены разные отрезки 35-летнего периода.

Фон Ханн старался не участвовать в дискуссиях о влиянии климата на общество. Поэтому в своем учебнике он полностью проигнорировал тему возможных социальных, экономических и политических воздействий климатических колебаний.

В некотором смысле ситуация в конце XIX века была похожа на нынешнюю. Ученые все яснее осознавали, что климат — это не постоянная величина, что он может существенно меняться на протяжении столетий и даже десятилетий. Одновременно пришло осознание того, что климат может меняться как систематически, вследствие человеческой жизнедеятельности (в терминологии фон Ханна «прогрессивно»), так и на какое-то определенное время (в терминологии фон Ханна «циклически»), в результате природных процессов. Причины естественной изменчивости климата пока были неясны. Высказывались спекулятивные гипотезы о разной интенсивности солнечного излучения или других «космических» процессах. Так же, как и сегодня, некоторые ученые ошибочно принимали сравнительно медленные, естественные климатические изменения за систематические колебания. Например, описанные Брюкнером колебания считались результатом уничтожения лесов и других изменений на поверхности Земли. Впрочем, другие ученые, например, фон Ханн, скептически относились к имеющимся по этой проблеме эмпирическим данным и предпочитали тщательным образом измерять и протоколировать климатические процессы.

Ввиду того, что климатические условия оказывают серьезное влияние на отдельные отрасли экономики и социальные институты, перед учеными стоит вопрос, как сообщать о климатических изменениях общественности: просто информировать или же предостерегать? Некоторые ученые, к которым относился и фон Ханн, предпочитали заниматься точными измерениями и анализом эмпирических данных и общаться на эту тему исключительно с учеными. Другие, как, например, Брюкнер, наоборот, чувствовали себя морально обязанными обращаться непосредственно к общественности. Впрочем, в отличие от наиболее ревностных и активных защитников экологии, Брюкнер не призывал к конкретным политическим мерам по охране климата. У других ученых необходимость в таких мерах не вызывала сомнений. Так, например, американский географ Франклин Б. Хоу (1822-1885) от имени Американской ассоциации содействия развитию науки (AAAS) требовал принять комплексные меры по насаждению лесов в Северной Америке для того, чтобы избежать дальнейшего обезвоживания континента. В XIX веке те ученые, которые отстаивали теорию антропогенных изменений климата, действительно имели некоторое влияние на муниципальное управление и даже государственную политику отдельных стран. Они настаивали на том, что изменения окружающей среды, особенно вырубка леса на обширных территориях, приводят к явным изменениям климата. В ряде государств были созданы специальные парламентские комиссии, занимавшиеся проблематикой изменения климата.

Однако на рубеже веков оживленное обсуждение климатических колебаний неожиданно прекратилось как среди ученых, так и среди широкой общественности. В климатологии исследователи пришли к единому мнению, доминирующему до сих пор: вековые колебания климата носят эпизодический характер, подчиняются закону больших чисел (взаимное погашение случайных колебаний) и по сути не имеют большого практического значения.

Описание этого периода в истории науки показывает, что процветающий сегодня жанр научно-популярной климатологии, равно как и интерес общественности к проблеме климата зародились уже давно. Поскольку определенное, сравнительно четкое представление о климате является важной частью обыденного и коллективного сознания, вопрос об изменении климата очень хорошо подходит для публичных обсуждений такого рода. Сто лет назад участвующие в этой дискуссии ученые, как и сегодня, сильно различались по своей самоидентификации. Наконец, неточности и неопределенности в прогнозах климатических колебаний впервые были замечены тоже не сегодня: фон Ханн обратил на них внимание более ста лет назад.

В то же время многие эксперты убеждены, что новизна сегодняшнего подхода заключается в его глобальности. Это неверно. Как мы видим из нашего примера, уже в конце XIX века ученые прогнозировали глобальные изменения климата. Для Брюкнера было совершенно очевидно, что наш климат представляет собой глобальную систему и подвержен глобальным колебаниям.

Как раньше, так и сейчас дискуссии на тему климатических колебаний сопровождались попытками ученых определить основные последствия изменения климата для общества. Впрочем, за прошедший век резко изменился объем и направленность климатологических исследований. Раньше размышления о влиянии климата на поведение человека нередко сближались с расистскими теориями или даже основывались на них. «Культурное превосходство» отдельных народов объясняли климатическими условиями, господствующими в районе их проживания. Несхожесть, различие между народами с характерной для тех времен наивностью приписывали воздействию климата. Этническая идентичность была и остается в представлении многих неразрывно связанной с климатом. Неудивительно, что такого рода теории климата были надолго дискредитированы.

В современной климатологии доминируют естественнонаучные дисциплины, тогда как социальным и гуманитарным наукам, по-видимому, непросто заниматься экологическими проблемами и их социальными последствиями. Вероятно, бесславная история социально-научных подходов к теме климата и трудности, связанные с междисциплинарной работой, препятствуют открытию новых перспектив и созданию новых исследовательских программ.

Сегодня нам остается только догадываться, почему дискуссия о колебаниях климата и их социальных последствиях была столь оживленной в XIX и начале ХХ-го века, а затем почти полностью прекратилась и была предана забвению. Вскоре внимание ученых и общественности было привлечено другими важными проблемами: первой мировой войной, глубокими экономическими кризисами и возникновением тоталитарных режимов. Безусловно, они надолго вытеснили из общественного сознания проблему взаимного влияния природы и общества. С другой стороны, произошли значимые для климатологии технологические изменения, обусловившие смену парадигмы и, соответственно, исследовательской тематики.

Если интернет для Вас – это в первую очередь источник развлечений, то рекомендую Вам безотлагательно занести в список ваших любимых сайтов www.multimedia-new.info: только здесь можете скачать игры, музыку, фильмы, программы бесплатно. Помимо этого, зарегистрировавшись на этом сайте, Вы сможете добавить свой любимый фильм, который увидят сотни людей.

Вопрос о климатических изменениях и их причинах в доисторическую и историческую эпоху всегда представлял большой интерес для климатологии. Однако это не означает, что на протяжении всего периода существования климатологии эта тема была приоритетной. На этапе становления климатологии как науки тема изменения климата долгое время оставалась без внимания. Лишь в конце XIX века вопрос изменчивости климата в исторический период стал одной из важнейших исследовательских задач, и в первую очередь это связано с наблюдениями и выводами Эдуарда Брюкнера (1862-1927). Впрочем, через некоторое время эта тема снова отошла на второй план: в середине 1920-х гг. она перестала быть значимой. Лишь в наши дни проблематика вероятности и причин климатических изменений снова стала одним из главных вопросов климатологии.

Сегодня мы сталкиваемся с такой ситуацией, когда глобальное антропогенное изменение климата активно обсуждают не только ученые, но и общественность, так что понятие «парниковый эффект» на сегодняшний день известно и понятно всем. Ученые очень обеспокоены этой проблемой, нередко обращаются напрямую к общественности и предупреждают о грядущей климатической катастрофе. Складывается впечатление, что речь идет о совершенно новой проблематике, однако это не так.

Рис. 19. Изменение среднегодовой температуры воздуха в Дании (на основе сопоставимых температурных наблюдений по всей стране). Источник: Danmarks Meteorologiske Institut

Аналогичная дискуссия уже имела место в науке около ста лет назад, когда группе вышедших из географической науки климатологов стало ясно, что наш климат может меняться не только на протяжении геологической эпохи, но и в течение столетий и даже десятилетий. Это наблюдение было подтверждено данными об уровне воды в бессточных озерах, например в Большом Соленом озере в штате Юта (США) или в Каспийском море. В связи с этим возник вопрос, что привело к изменению уровня воды: человеческая деятельность или естественные климатические колебания? Среди антропогенных причин изменения климата называли вырубку лесов, иногда, наоборот, лесонасаждения и возделывание больших площадей.

Некоторые были убеждены, что эти изменения носят положительный характер («Дождь следует за плугом»), однако чаще указывалось на отрицательные последствия изменения климата.

Рис. 20. Эдуард Брюкнер вместе со своим учителем и коллегой Альбрехтом Пенком. Последний внес существенный вклад в обнаружение следов более древнего ледникового периода в европейских Альпах

Примечательно, что все эти дискуссии выходили далеко за пределы научных кругов. Некоторые ученые — и тогда, и сейчас — обращались напрямую к общественности и требовали принятия мер (которые сегодня мы назвали бы климатической политикой или защитой климата) по предотвращению негативных экономических, социальных и политических последствий новых климатических колебаний. Другие ученые были убеждены в том, что изменения или колебания климата носят естественный характер и, возможно, связаны с какими-то космическими процессами, так что общество должно к ним просто «приспособиться». В некоторых европейских странах для решения данной проблемы были созданы специальные парламентские и правительственные комиссии.

Следующий раздел мы посвятили двум выдающимся участникам дискуссии о климате, которая взволновала научные круги и широкую общественность около ста лет назад. В этой дискуссии теория Аррениуса не играла никакой роли. Ее главными участниками были Брюкнср (1863-1927) и уже упоминавшийся Юлиус фон Ханн. Долгое время они возглавляли кафедры географии и метеорологии в Вене* и представляли противоположные мнения в вопросе о значении климатических колебаний в исторические времена.

В 1890 году Брюкнер опубликовал свое главное произведение «Колебания климата с 1700 года». Проанализировав колебания уровня воды в крупнейшем бессточном озере — Каспийском море, он пришел к выводу, что наблюдаемые изменения вызваны квазиколебательной изменчивостью климата с периодом в 35 лет. Максимальный уровень воды обусловлен прохладной и влажной погодой, а минимальный — сухой и теплой. Далее Брюкнер проанализировал взаимозависимость между уровнем осадков и изменением уровня воды в глобальном временном масштабе. Он обнаружил, что вековые колебания происходят во всех регионах мира. В первую половину 35-летнего цикла во всех регионах с континентальным климатом погода становится более влажной, а во всех регионах с морским климатом — более сухой. Во вторую половину цикла ситуация меняется на диаметрально противоположную. Брюкнер неоднократно указывал на то, что причина выявленной им периодичности пока неясна.

Брюкнсра чрезвычайно интересовали экономические, социальные и политические последствия климатических колебаний. Он подробно изучил влияние климатических изменений на миграционные процессы, урожайность, торговый баланс, здоровье и трансформацию властно-политических отношений в мире.

————————————————————————————

*Об их работах и идеях см. в: Stehr N.. von Storch Н. Climate Works, An anatomy of a disbanded line of research / / Climatic Change. 1998.

————————————————————————————

Он исходил, в частности, из того, что колебания количества осадков имеют непосредственное влияние на производительность сельского хозяйства. В то время в Западной и Центральной Европе более двух третей случаев чрезвычайно высоких урожаев совпало с периодами теплой и сухой погоды. В то же время относительное падение производительности связывалось с влажными и холодными климатическими условиями. В свою очередь, высокие или низкие урожаи отражались на исследуемых Бркжнером миграционных потоках, в частности, из Европы в США (Рис. 21).

Брюкнер обнародовал результаты своих исследований и в устной, и в письменной форме. В своих статьях и выступлениях он обращался как к общественности в целом, так и к отдельным профессиональным группам, например, к крестьянству, которое особенно сильно зависело от колебаний климата. В то время его идеи широко обсуждались в прессе.

На основе своих наблюдений и выводов о квазиосцилляторном изменении климата с периодичностью в 35 лет Брюкнер предсказал наступление в конце XIX-го-начале ХХ-го века в Северной Америке и Сибири засушливого периода с отрицательными последствиями для сельского хозяйства. (Любопытно, что с помощью этой схемы он мог бы предсказать и «пыльный котел», от которого в 1930-е годы пострадали центральные штаты Северной Америки). Брюкнер строил свою аргументацию на том, что в последнее время именно в этих регионах наблюдались благоприятные климатические условия. Таким образом, они уже прошли «фазу обильных дождей» в 35-летнем периоде квациосцилляторного колебания и теперь вступили в «засушливую фазу». Перемена погоды в сторону засушливости в этих регионах неизбежна. Соответственно, не удастся избежать и неурожаев и острой нехватки продовольствия. Центры производительности переместятся из России и Восточной Европы в Центральную и Западную Европу, что приведет к смещению властно-политических отношений.

Совершенно другое мнение отстаивал Юлиус фон Ханн (18391921), который в свое время считался самым выдающимся метеорологом. Он же написал первый учебник по климатологии (1883). Фон Ханн отдавал предпочтение дескриптивному методу. Опираясь на тщательные эмпирические наблюдения, он стремился создать основу для понимания различных метеорологических явлений.

Рис. 21. Брюкнеровский анализ колебаний количества осадков (дождей) и числа иммигрантов в США в XIX веке

В своем учебнике он лишь попутно рассматривает концепцию климатических колебаний. В то время климатологи обсуждали главным образом периодичность. Фон Ханн выделяет «прогрессивные» (т. е. сохраняющиеся) и «циклические» изменения (т. е. флуктуации или осцилляции вокруг константного среднего) с их особенными периодическими характеристиками. На основе доступных ему знаний фон Ханн пришел к выводу, что нет никаких убедительных свидетельств «прогрессивных» изменений в исторический период. Точно так же в своих эмпирических данных он не увидел подтверждений того, что климатическая система реагирует на импульсы, связанные с колебательными процессами на Солнце. Поэтому он исключил влияние колебаний солнечных пятен на климат Земли.

Для подключения своего персонального компьютера к интернету Вам понадобиться роутер, настройка которого не так проста, как это может показаться на первый взгляд. Если Вы приобрели роутер фирмы D-link, тогда Вам стоит посетить раздел сайта www.routerhelp.ru под названием «настройка d-link«, в котором подробно описана инструкция того, как подружить ваше сетевое устройство со всемирной веб-сетью.

В ходе эволюции человечество расселилось во всех климатических зонах Земли. Этот факт подтверждает представление о большей «открытости» человека по отношению к миру, как это называется в философской антропологии. Это означает, что, в отличие от представителей животного мира, для человека характерна биологическая неопределенность. Он способен существовать в самых разных условиях окружающей среды, но вместе с тем больше зависит от условий жизни, которые он создал сам.

Человек действительно приспособился к самым разным климатическим условиям. Сегодня люди живут на такой высоте над уровнем моря, где атмосферное давление в два раза меньше, чем на уровне моря. Люди живут в арктических регионах, в областях с очень высокой влажностью и резкими перепадами температуры. Другими словами, как показывает история эволюции, способность человека адаптироваться даже к экстремальным климатическим условиям очень велика, а климат лишь в незначительной степени предопределяет развитие человека, его культуры и цивилизации.

Этот факт не может быть опровергнут неприятными переживаниями отдельных людей в чуждых для них климатических зонах. Сложно сказать, идет ли здесь речь о проблемах адаптации, обусловленных врожденными физиологическими особенностями, или же о некоторых климатических особенностях, с которыми можно научиться жить (при помощи особой одежды, режима питания, жилья или способа поведения). Так же сложно сказать, какую именно роль играют отдельные факторы в формировании и развитии экономики, политики и культуры общества. Впрочем, велика вероятность того, что обращение с климатическими особенностями — это не в последнюю очередь культурный феномен и, следовательно, вопрос опыта, научения, а не каких-то врожденных свойств. Создавая вокруг себя своеобразную микросреду, человек таким образом приспосабливается к широкому спектру климатических условий и отгораживается от неблагоприятных климатических воздействий. Возможно, в случае этих социально сконструированных микросред речь действительно идет о климатических условиях, приближенных к тем, в которых проживали люди в древности. Вполне возможно, что естественные эволюционные процессы привели к тому, что способность человека приспосабливаться к разным климатам возросла.

Насколько известно, впервые взаимосвязь между анатомией человека и его природной средой и в первую очередь климатом была отмечена в Древней Греции. Так, было замечено, что жители Африканского континента имеют более темный цвет кожи. Предполагалось, что этот факт обусловлен большей солнечной активностью в тропиках. Тем не менее, первые попытки проверить эмпирическим путем, действительно ли определенные анатомические особенности специфическим образом связаны с условиями окружающей среды, были предприняты сравнительно недавно.

Самой очевидной физической особенностью, изменяющейся в зависимости от географического региона, является цвет кожи. Цвет кожи зависит в первую очередь от содержания пигмента под названием меланин. Содержание меланина обусловлено генетически, т. е. различия в цвете кожи определяются отдельными генами. Однако на уровень меланина влияет и солнечный свет. В то же время одно из свойств меланина заключается в способности блокировать ультрафиолет. Этот пример показывает, как сложно выявить особенности человеческого организма и тот механизм, который отвечает за процесс селективной адаптации к окружающей среде.

В середине прошлого столетия начались систематические исследования взаимосвязи между климатическими и прочими условиями окружающей среды и особенностями человеческого организма. Среди прочего эти исследования выявили корреляцию человеческого роста и среднегодовой температуры. Чем ниже температура, тем выше рост. Впрочем, вопрос о том, можно ли в данном случае говорить о причинно-следственной связи, был и остается спорным. Возможно, здесь имеет место непосредственное влияние климата, а может быть, его воздействие опосредовано характером и частотой заболеваний, а также наличием продуктов питания. На сегодняшний день мы располагаем знаниями о влиянии питания на средний рост человека. В общем и целом четких доказательств взаимосвязи между климатом и ростом или множеством других характеристик человеческой внешности пока нет. Важнейшие изменения внешнего облика человека, его здоровья или средней продолжительности жизни в прошлые столетия и особенно в последнее время были обусловлены прежде всего цивилизационными изменениями, а не климатом или его трансформацией.

Даже в жарких регионах планеты человек может вести относительно активный образ жизни. Эта способность выносить высокие температуры не в последнюю очередь связана с эффективностью системы потоотделения. Люди, проживающие в жарких странах, также приспособили свое поведение к высоким температурам. С другой стороны, способность человека выносить низкие температуры гораздо слабее. До сих пор нет свидетельств того, что способность адаптироваться к холоду возрастает вследствие длительного проживания в холодных регионах. Общая теплоотдача человеческого тела, по-видимому, не уменьшается в подобных экстремальных условиях. С другой стороны, очевидно, что жители регионов с холодным климатом чувствуют себя там гораздо комфортнее, чем те, кто редко сталкивался с холодом. Однако, возможно, это отмечаемое многими отличие объясняется процессами психологической и социальной адаптации, а не большей терпимостью организма к холоду. Успехи в адаптации человека к низким температурам или в достижении независимости от холода (или, наоборот, от жары) связаны главным образом с культурно-техническими инновациями (кондиционерами), которые позволили создать благоприятную микросреду и обеспечить привычный образ жизни.

Значение темы «Погода и климат» в повседневной жизни общества и в науке, по-видимому, зависит как от погоды и климата, так и от культурной традиции и, соответственно, культурного восприятия этих тем в разных обществах. Климат местности влияет на значимость темы климата в обыденной жизни, равно как и культура влияет на значимость темы климата в повседневном социальном и экономическом контексте. Объяснение плохого или хорошего самочувствия влиянием климата связано с культурной значимостью специфической интерпретации климатических условий, которая может принимать самые разные формы. Говоря упрощенно, роль климатических условий, скажем, в культуре Северной Америки гораздо менее значима, чем их роль в некоторых европейских странах. Так, например, в Германии пациент и врач часто размышляют о влиянии погодных и климатических факторов на процесс лечения, а турист изучает климат того места, где собирается провести отпуск. Для Северной Америки подобные размышления нетипичны. Наконец, в Северной Америке едва ли кто-нибудь соотносит свою работоспособность с погодными условиями. В Германии же ни один санаторий, ни один курорт и ни один туристический регион не мог бы процветать, если бы немцы не были убеждены в причинной взаимосвязи между климатом и здоровьем.

Обожаете азартные игры, но опасаетесь мошенников, промышляющих на просторах веб-сети? Тогда Вам необходимо посетить сайт rucasino.ru, где представлены самые честные интернет казино, не замеченные ни в чем предосудительном и с огромным удовольствие выплачивающие выигрыши своим посетителям.

В климатических процессах океан — это не пассивный компонент, реагирующий на происходящее в атмосфере. Он сам тоже сильно влияет на атмосферу, определяя температуру в ее нижних слоях, а кроме того, являясь важнейшим источником водяных испарений. Вы только представьте: океан занимает 71% всей поверхности земли! Попадающий в атмосферу пар влияет на ее радиоактивность, а, следовательно, и на количество энергии, которую атмосфера получает от Солнца и которую она отражает в космос. Там, где водяные испарения конденсируются, т. е. превращаются обратно в воду, высвобождается термическая энергия. В этой связи применительно к пару говорят о скрытой энергии, так как сначала она никак не проявляется, а становится ощутимой только при переходе из газообразного состояния в жидкое. Конденсированный пар выпадает на землю в виде дождя или снега, проникает в почву и по рекам снова возвращается в море: круговорот замыкается.

Криосфера включает в себя ледниковые и снежные покровы Земли, которые в климатическом механизме выполняют две функции. Во-первых, они изолируют океан и поверхность земли от атмосферы, существенно ограничивая тепло- и влагообмен. Во-вторых, ледяные и снежные покровы имеют гораздо более высокий альбедо, чем другие поверхности — океан, пустыня или области с растительным покровом. Альбедо — это относительная доля отражаемого солнечного излучения. У свежевыпавшего снега альбедо достигает 95%, тогда как на морской поверхности этот показатель может не доходить до 10%.

Итак, атмосфера Земли — то, что в обыденной речи мы называем воздухом — не является изолированной физической системой, а состоит в разнообразных причинно-следственных связях с другими сферами Земли.

Как мы уже упоминали, динамика климата порождает отклонения в любых временных шкалах. Динамический механизм этого процесса отличается от других явлений. Если абстрагироваться от уже упомянутых внешних циклов суточного и годового хода, то окажется, что эта изменчивость в значительной степени обусловлена внутренними процессами. Ключевыми словами здесь являются «нелинейность», которая может мгновенно превратить ничтожно малое нарушение в большое последствие, и «бесконечное множество взаимосвязанных факторов». Первое явление известно как «эффект бабочки»: взмах крыльев бабочки можно кардинальным образом изменить ход развития системы. Второй эффект можно наглядно представить в виде существования несчетного множества бабочек, которые беспрерывно взмахивают крыльями, так что результат их действий невозможно отличить от случайного процесса. Динамика климатической системы трансформирует эту кажущуюся случайность в упорядоченную крупномасштабную структуру вариаций.

К обусловленным внешними причинами колебаниям в климатической системе относятся океанические и атмосферные приливы и отливы, а также колебания солнечного излучения, изменения оптических характеристик стратосферы вследствие извержения вулканов, изменения параметров земной орбиты, положение и топография континентов. Влияние приливов проявляется очень быстро, воздействие вулканов ограничивается одним-двумя годами. Масштаб воздействия солнечной активности пока до конца не изучен. Два других процесса охватывают период от нескольких тысяч до нескольких миллионов лет.

В завершение мы хотели бы указать на взаимосвязь глобального и регионального или локального климата*. В классической географической традиции знания о глобальном климате выводятся из знаний о совокупности региональных климатов. Однако с естественнонаучной точки зрения это отождествление неверно. Как мы видели, различные режимы излучения в высоких и низких широтах определяют общую структуру атмосферной (и океанической) циркуляции, включая тропические ячейки Хэдли, зоны западных ветров и штормовые зоны в средних широтах, где климатические процессы трансформируются под воздействием больших горных массивов и общего соотношения моря и суши. Чтобы показать, что в реальности значение имеют только действительно самые крупные структуры, заметим, что, например, исчезновение австралийского континента не привело бы к изменению глобального климата — по крайней мере, в математической модели, но, разумеется, повлияло бы на климат Австралии. Эта глобальная структура и есть «глобальный» климат, который практически не зависит от региональных данностей.

Региональный климат, в свою очередь, можно трактовать как глобальный климат, видоизмененный под воздействием региональных условий, т. е. специфического типа земной поверхности (пустыня, тропический лес, степь), региональных горных массивов (Альпы), морей (Средиземное море) и крупных озер (Каспийское море). Локальные климаты формируются на основе регионального климата в результате адаптации к местным (локальным) особенностям, таким как крупные города, небольшие озера (Боденское озеро) или горы (Гарц).

—————————————————————————————

*См. также: von Storch И. The global and regional climate system / / von Storch H., Floser G. Anthropogenic Climate Change. Springer Verlag, 1999. P. 3-36.

—————————————————————————————

Правильность такой «каскадной трактовки» климата подтверждена успешностью климатических моделей (см. также: von Storch et al., 1999). Такие модели всегда «дискретизируют» процессы, располагая их на конечной координатной сетке, а не в виде континуума, как это имеет место в реальности. Это означает, что можно отобразить только те процессы, которые на пространственной (или временной) шкале по масштабу больше, чем заданное дискретизацией минимальное значение. Поэтому в таких моделях не отображены локальные климаты, из которых можно было бы вывести картину регионального климата, и региональные климаты, как правило, тоже не представлены в полном объеме. Но, несмотря на это, данные модели успешно описывают глобальный климат. Практика показывает, что в прежних моделях структуры, величина которых варьировалась в районе нескольких тысяч километров, были отображены правильно. Развитие компьютерных технологий сегодня позволяет снизить порядок моделируемых величин до нескольких сотен километров. Если бы классическое отождествление глобального климата с совокупностью региональных климатов было верным, то все попытки успешно симулировать глобальный климат при помощи климатических моделей были бы обречены на неудачу.

И, наконец, мы хотели бы кратко рассказать о естественнонаучном понимании метеорологических событий, которые играют решающую роль в повседневной жизни, т. е. поговорить о погоде.

Типичное пространственное отображение актуального состояния атмосферы — это метеорологическая карта. На таких картах обычно отмечены важнейшие переменные погоды: атмосферное давление, направление и сила ветра и температура. На них можно изобразить большие циклоны и антициклоны, простирающиеся на несколько тысяч километров.

В крупномасштабные структуры включены более мелкие, такие как области дождей. Изменение отображенных на такой карте метеоусловий, в первую очередь образование, перемещение и стабилизация циклонов и антициклонов, кардинально отличается от определяемых внешними факторами суточных и годовых циклов. У метеоусловий нет четкой продолжительности цикла. Также невозможно выделить внешние факторы влияния, так что можно считать, что их возникновение обусловлено внутренними причинами. Причина переменчивости погоды в Европе заключается в динамике неустойчивого полярного фронта. Нормальная погода — это совершенно необычная ситуация. Вероятность наступления среднестатистической погоды очень мала. Средние величины маскируют высокую вариативность погодных явлений. Капризы погоды — это совершенно обычное явление. При отображении метеоусловий необходимо всегда помнить о взаимозависимости отдельных явлений. Антициклон образуется вследствие температурного градиента и его окружения, точно так же как сам температурный градиент обусловлен перепадами давления.

Господствующие в наших широтах циклоны и антициклоны можно предсказать на основании их собственной динамики только на период приблизительного цикла их существования, т. е. на несколько дней. Сложность прогнозирования растет вместе с нестабильностью макросиноптической ситуации, т. е. прежде всего там, где велико влияние полярного фронта. Для предсказания меньших образований, таких как дождевые или грозовые области, действует тот же принцип: прогноз возможен только на период их жизненного цикла.

Так что ненадежность погоды совершенно не противоречит вере в нормальное протекание климатических процессов в той или иной точке земного шара.

Вы сделали дорогой качественный ремонт, но даже он не смог облагородить вашу холостяцкую берлогу. Исправить это сможет лишь изысканная Итальянская мебель, поставками которой вот уже более 14 лет занимается фирма Нью Лайн. Более подробную информацию Вы сможете получить по адресу www.newline.ru.

В современной климатологии климатическая система трактуется как взаимодействие или процесс взаимного влияния атмосферы, гидросферы, криосферы и биосферы и не ограничивается исключительно приземной атмосферой. На передний план выходят уже не описательные исследования, а прежде всего системно-аналитический подход. Краткое изложение современных подходов к климатической системе можно найти в работах Жуссом (Joussaurne 1996), Филэндера (Philander 1998) и фон Шторха с соавторами (von Storch et al. 1999). Принцип действия здесь аналогичен принципу действия теплового двигателя, работающего благодаря разнице температур в камере сгорания и радиаторе. Применительно к атмосфере мы можем говорить о том, что «активным элементом» являются (тропические) камеры сгорания, тогда как в океанической системе поддержание (термической и галинной) циркуляции обеспечивается (субполярным) «радиатором».

Рис. 13. Норвежский метеоролог и создатель теории полярных.

Рис. 14. Современная схема общей циркуляции атмосферы, Источник: von Storch Н., Giiss S., Heimann M. Das Klimasystem und seine Modellierung. Eine Einfiihrung, Springer Verlag, 1999. S. 255 и далее.

Современное понимание циркуляции атмосферы схематично представлено на рисунке 14.

Нагревание атмосферы происходит в первую очередь в тропиках за счет поступления солнечного тепла в виде коротковолнового излучения. Приземный воздух в тропиках сильно нагревается, вследствие чего стратификация атмосферы становится нестабильной. Воздух в низших слоях атмосферы становится легче воздуха более высоких слоев. Это приводит к интенсивному перемещению воздуха, усиливаемому наличием водяных испарений. Воздух, поднимающийся наверх, расширяется, остывает и уже не в состоянии удерживать пар в прежнем объеме. Часть паров конденсируется, и в результате снова высвобождается тепловая энергия, изначально задействованная в испарении воды. (В этом случае говорят также о «скрытой тепловой энергии», в отличие от «воспринимаемой тепловой энергии», связанной с температурой). Эта высвободившаяся энергия нагревает воздух, который опять становится легче своего окружения и, следовательно, продолжает движение вверх. Если вы летите на самолете в тропической зоне, вы можете наблюдать этот процесс по гигантским нагромождениям облаков, которые нередко скапливаются даже выше уровня полета, т. е. выше 11-13.000 метров.

У верхней границы тропосферы (за которой начинается стратосфера, где господствуют совершенно иные условия, поскольку происходящие там процессы определяются химическими реакциями и высвобождающейся в результате энергией), т. е. на высоте 10-14.000 метров, поднимающийся вверх воздух направляется к полюсам и постепенно опускается в субтропиках. Завершается цикл движением приземных потоков воздуха в направлении экватора — пассатами. При этом установившиеся режимы ветра не всегда направлены точно на север (в южном полушарии) или точно на юг. Вследствие вращения Земли (под влиянием силы Кориолиса) эти течения воздуха принимают северо-западное или юго-западное направление.

В средних широтах образуются вторичные фронты. И главные, и вторичные фронты переносят не только тепло, но и импульсы, вследствие чего у верхней границы тропосферы образуется мощный западный поток — так называемое струйное течение, которое становится неустойчивым. Вместо постоянного вертикального вихря формируются горизонтальные, крайне непостоянные вихри до нескольких тысяч километров в диаметре. Это и есть наши постоянные спутники — ураганы. Эти вихри переносят тепло в сторону полюсов как в скрытой, так и в ощутимой для человека форме. По ходу движения от Земли исходит длинноволновое излучение в космос. В начале пути коротковолновое излучение сильнее, чем длинноволновое, но по мере продвижения в сторону того или иного полюса коротковолновое излучение уменьшается, и в результате мы получаем отрицательный энергетический баланс. Система теряет больше энергии, чем получает. Этот разрыв компенсируется переносом энергии ветрами (или океаническими течениями). Таким образом, возникновение ветров обусловлено разностью между получаемой и выделяемой атмосферной энергией («чистая прибыль» в тропических широтах; «чистый расход» в полярных широтах). Подобно тому, как приводится в действие кривошипно-шатунный механизм в паровозе, так и здесь движение ветра возникает за счет термического равновесия между паровым котлом и радиатором.

В целом циркуляция в Южном полушарии аналогична циркуляции в Северном полушарии, однако вследствие нахождения в Северном полушарии больших континентальных массивов там наблюдается неравномерное потепление в направлении с запада на восток. Летом суша нагревается быстрее, чем океан, а зимой океан остывает медленнее. Это неравновесие проявляется в возникновении муссонов в тропических зонах, а также в устойчивых метеорологических различиях между восточной и западной частью Северного полушария. Кроме того, разделению климатической структуры на восточную и западную способствуют крупные горные массивы в Северном полушарии — Гималаи, Скалистые горы и горы Гренландии. Европейские горы, включая Альпы, имеют лишь региональное значение.

В Южном полушарии нет ярко выраженной асимметрии между востоком и западом. Здесь мы видим описанную выше структуру неустойчивых струйных течений с характерными для них штормами. Из-за того, что штормы в средних широтах Южного полушария (40°-50° юж. широты) случаются круглый год, это пространство получило название «ревущие сороковые». Если мы посмотрим на усредненное по времени распределение давления на земную поверхность, то мы увидим там только концентрические, параллельные плоскости географических параллелей изобары. Однако если посмотреть на ежедневную синоптическую карту, то можно увидеть, что на протяжении суток течение отнюдь не равномерное. В умеренных широтах над Южным (Антарктическим) океаном почти всегда имеют место от четырех до семи штормов. Поскольку шторма происходят во всей зоне умеренных широт, усреднив эти данные по времени, мы получаем равномерное распределение по Южному полушарию.

Океаническая циркуляция приводится в действие двумя механизмами: ветром над поверхностью океана и понижением температуры в субполярных широтах вследствие охлаждения морской воды и образования морских льдов. Циркуляция течений в верхнем океане возникает главным образом под влиянием ветра, который также является причиной (мерзлотного) вспучивания земной поверхности на побережье, в частности, на западном побережье Южной и Северной Америки, а также Гольфстрима и его «двойника» в северной части Тихого океана у японских островов – Куросио*.

Циркуляция «глубинных вод океана», т. е. океанических течений на глубине нескольких тысяч метров, имеет «термо-галинную» природу, т. е. вызвана разной плотностью на разных уровнях. По сути это те же процессы, что и в атмосфере, только вместо нагревания снизу (в тропиках) происходит охлаждение сверху (на поверхности субполярных океанов). Это охлаждение утяжеляет воду («термический эффект»). Тот же эффект имеет образование морского льда, поскольку в нем не содержится морской соли, которая остается в жидкой воде. В результате в жидкой воде повышается концентрация соли, и она становится более тяжелой («галинный эффект»). Когда поверхностные воды утяжеляются, вертикальная стратификация становится неустойчивой, и начинается конвекция. Поверхностные воды переносятся в глубину. В современных климатических условиях этот процесс происходит в северной Атлантике и в Южном океане у границ Антарктики. На глубине в этом случае происходят компенсаторные перемещения от областей понижения, и в других регионах, например, в Тихом океане, уровень воды поднимается.

Термо-галинная циркуляция происходит намного медленнее, чем циркуляция под воздействием ветров. Для состояния океанической поверхности она не имеет большого значения, однако она определяет состояние глубинных вод океана, а, следовательно, в долгосрочной перспективе, также климат на его поверхности. На самом деле нынешнее холодное состояние глубинных слоев океана (вблизи океанического дна температура воды приближается к точке замерзания) отнюдь не единственно возможное. Как в 1907 году доказал американец Томас Кальм Чемберлен (1843-1928), в ранние периоды истории Земли глубинные воды океана были теплыми**. Для того чтобы океанические воды прошли полный цикл глобальной термо-галинной циркуляции, им требуется от одной до двух тысяч лет. Вода, которая сейчас находится у дна Атлантического океана, начала свой путь с поверхности на глубину во времена викингов. Медленное погружение воды на глубину океана можно очень хорошо проследить по перемещению радиоактивного углерода (С14).

—————————————————————————————

*Физическое объяснение циркуляции океанических течений в удивительно доступной (в том числе и для неспециалистов) форме изложено в книге океанографа Генри Штоммеля: Stommel И. A. View of the Sea: A Discussion between a Chief Engineer and an Oceanographer about the Machinery of the Ocean Circulation. 1991. Штоммель облек свое объяснение в форму дискуссии между океанографом и корабельным инженером, плывущими на одном исследовательском судне.

**Ср., например: van Andel Т. New views on an old planet. A history of global climate. Cambridge University Press, 1994. P. 439 и далее.

—————————————————————————————

Мечтаете инкрустировать стразами Swarovski свои часы, футболку или любимую собачку, тогда обязательно посетите «Блог компании Encrust«, опытные специалисты которой исполнят за разумное вознаграждение любой ваш каприз!

Сванте Август Аррениус

Чтобы показать разницу между описательной климатологией, основанной на географической традиции, и новыми, физико-климатическими исследованиями, мы для начала, в качестве примера типично «физического подхода» в метеорологии, рассмотрим парниковую теорию шведского химика Сванте Аррениуса (1859 — 1927). Сегодня многие ученые считают Аррениуса первооткрывателем парникового эффекта. Как это всегда бывает в науке, споры о том, кто «действительно первым» открыл, сформулировал, изобрел и так далее, совершенно бессмысленны. В действительности в науке одновременно и независимо друг от друга совершаются открытия, которые затем могут стать причиной спора о первенстве. Если смотреть еще шире, то, как правило, всегда можно найти кого-то другого, кто высказывал схожие идеи прежде или, по крайней мере, двигался в том же направлении. Аррениус в создании своей парниковой теории тоже опирался на достижения великих предшественников. Одним из них был французский математик Жан Баптист Жозеф Фурье (1768-1830). Но в конечном итоге современную теорию парникового эффекта разработал именно Аррениус, так что сегодня его первенство общепризнано. (Открытие и описание парникового эффекта Аррениусом отмечалось и обсуждалось в свете последних исследований в февральском номере журнала АМВЮ за 1997 год).

В конце XIX века физики и химики активно обсуждали вопрос о том, какие факторы влияют на температуру в приземных слоях атмосферы. Этот вопрос возник в связи с новым научным знанием о ледниковом периоде, господствовавшем на Земле много тысяч лет назад, и с пониманием того, что приземная температура, по-видимому, неоднократно и существенно менялась на протяжении истории Земли. Аррениус, получивший впоследствии Нобелевскую премию по химии за другие свои достижения, утверждал, что приземная температура, а, следовательно, и температура воздуха достигает в точности того значения, при котором длинноволновое излучение Земли равно коротковолновому солнечному излучению. Если они не равны, то температура понижается или повышается до тех, пока не будет достигнут этот баланс. Согласно закону Стефана-Больцмана, длинноволновое излучение пропорционально 4-й степени температуры.

Если бы между источником энергии — Солнцем — и ее получателем — Землей — был вакуум, то средняя температура атмосферы Земли была бы равна — 10 °С. Фактически это, разумеется, не так, потому что между Солнцем и поверхностью Земли есть атмосфера, в которой, помимо облаков, содержится водяной пар и другие «парниковые газы». Эти газы, в частности, углекислый газ или метан, «радиоактивны», т. е. их молекулы улавливают длинноволновое (тепловое) излучение и снова испускают его во все стороны, так что исходящая от земной поверхности энергия, которая в принципе должна была бы уйти непосредственно в Космос, частично улавливается и перенаправляется обратно в сторону Земли. Эти газы имеют подобное воздействие уже при очень низкой концентрации. Самый распространенный — наряду с водяным паром — парниковый газ С0₂ составляет лишь 0,03% атмосферного воздуха.

Предположим, что только 40% излучения «проходит» в космос, а 60% энергии отражается и попадает обратно на Землю. Тогда на поверхность Земли попадет не только коротковолновое излучение, но и отраженное длинноволновое излучение. Если бы наша система изначально имела температуру — 10 °С, то она стала бы нагреваться, так как происходило бы накопление энергии. Но потепление приводит к тому, что длинноволновое излучение становится более высокоэнергетичным, при том что в Космос по-прежнему уходят лишь 40%. Однако коль скоро интенсивность излучения возрастает пропорционально 4-й степени температуры, от земли в чистом виде будет отражаться больше энергии, чем до потепления. В конце концов, процесс потепления прекращается, когда достигающее Космоса излучение уравновешивает излучение, достигающее поверхности Земли. Очевидно, что эта «конечная температура» намного выше, чем — 10 °С, из которых мы исходили. Однако из-за того, что атмосфера не только отражает длинноволновое излучение, но и защищает приземный слой от коротковолнового излучения, поверхности Земли достигает не все солнечное излучение, а лишь небольшая его часть. Эта защита зависит от альбедо (отражательной способности)*, на которое, в свою очередь, влияют облака, морские льды, снежные покровы, пустыни и землепользование. Благодаря этому эффекту в конечном итоге мы получает среднюю температуру атмосферы Земли около 15 °С, что вполне соответствует действительности**.

Это теория получила название «парниковой теории», что, однако, не совсем верно, так как температура в теплице нагревается по другим причинам, нежели температура наружного воздуха. В данной теории примечательно то, что она до сегодняшнего дня, т. е. на протяжении ста лет после первого опубликования, считается верной в том самом виде, в каком она была сформулирована изначально***. Сванте Аррениус показал, что изменения концентрации углекислого газа в атмосфере могли быть причиной наступления ледникового периода. Он был убежден в правильности найденного объяснения. И действительно, анализ ледяных кернов показал, что ледниковые периоды были связаны с существенными изменениями концентрации двуокиси углерода (ледяной керн «Восток»). Однако речь здесь не идет о прямой причинно-следственной связи, так как вполне возможно, что изменение концентрации углекислого газа было вызвано изменениями климатических условий. Высказывались и другие убедительные гипотезы, объясняющие периодичность ледниковых периодов. В этой связи следует упомянуть прежде всего циклы Миланковича — гипотезу, связывающую изменения климата с изменениями в земной орбите.

———————————————————————————————————

*Альбедо есть выраженное в процентах свойство поверхности, например, земли или моря, отражать коротковолновое излучение. Пустыни обладают высоким альбедо, снег — еще более высоким, тогда как у лесов показатель альбедо низкий. У поверхности, запорошенной свежевыпавшим снегом, альбедо достигает 95%, тогда как поверхность моря может иметь альбедо менее 10%.

**На самом деле, это, конечно, упрощенное изложение, т. к. на общую картину влияют и другие процессы, например, конвективная теплопередача.

***Ср. Arrhenius S. A. On the influence of carbonic acid in the air upon the temperature of the ground. Philosophical Magazine and Journal of Science. 1896. Nr. 41. P. 237-276. В оригинале — на немецком языке.

———————————————————————————————————

«Побочным продуктом» размышлений Аррениуса стала оценка того, как быстро будет увеличиваться температура воздуха, если человечество, сжигая ископаемое топливо, удвоит концентрацию диоксида углерода в атмосфере. Сванте Аррениус исходил из повышения температуры примерно на 3 °С, но при этом полагал, что увеличение концентрации С0₂ вдвое может наступить не ранее, чем через 1000 лет, так как 85% углекислого газа сосредоточено в океане. Для общественно-политических дискуссий этот сценарий развития событий не имел большого значения*. Этот уровень в 85% и сегодня считается верным, но только для равновесного состояния. За нынешними, невероятно возросшими показателями выброса «океан уже не поспевает», так что в атмосфере сосредотачивается большое количество углекислого газа, и сценарий увеличения его концентрации в атмосфере вдвое в ближайшие 30-70 лет представляется вполне реалистичным (см. отчеты МГЭИК за 1990, 1992 под редакцией Хьютон и коллег). Мы еще рассмотрим вопрос изменения климата под влиянием человеческой деятельности в четвертой главе.

Итак, мы видим, что эти климатологические изыскания не ограничиваются подробными измерениями и обработкой их результатов с целью сформулировать ценные рекомендации для планирования человеческой деятельности в различных областях. Здесь мы имеем дело с дедуктивными выводами из фундаментальных законов физики, в данном случае из первого закона термодинамики — закона сохранения энергии. Климат оказывается в центре интеллектуальной любознательности, и значение наблюдений сводится к «верификации» гипотез, теорий и моделей.

———————————————————————————————————

*См. также примечательный учебник: Arrhenius S. A. Das Werden der Welten. Leipzig, 1908. S. 208 и далее. В этой книге Аррениус четко и понятно описывает множество аспектов климатической системы, ошибаясь только в описании солнечных процессов из-за отсутствия знаний о ядерном происхождении солнечной энергии. Ему приходилось домысливать на основе неясных представлений о химических процессах. Этот случай мог бы стать уроком для современных исследователей, объяснительные модели которых тоже могут быть опровергнуты.

———————————————————————————————————

Тем не менее, подобные научные методики, относящиеся скорее к области фундаментальных исследований, привели к открытиям, взбудоражившим международную политику. Понятие «парниковый газ» стало общеупотребительным и уже не нуждается в объяснениях, когда речь о нем идет, например, в телевизионных новостях. Следует отметить, что в данном случае именно наука обнаруживает проблему и формулирует ее именно как проблему для обсуждения и решения в политике и обществе. Глобальное изменение климата, парниковый эффект и повышение температур не являются бытовой проблемой. Именно научные открытия и научные формулировки проблемы определяют в данном случае характер и масштаб политических мер. Подробнее об этом мы расскажем в четвертой главе.

Другие значимые работы, в которых предпринимается попытка объяснить всеобщую атмосферную циркуляцию (например, факт существования областей пассатов), принадлежат перу английского ученого Джорджа Хэдли (1685-1768). Несмотря на то, что ему были доступны лишь очень немногочисленные эмпирические данные, Хэдли верно сформулировал основные положения теории общей циркуляции воздуха (рисунок 12), в частности, пассатов, не имея возможности вывести из своей теории другие важные аспекты данного явления.

Философ Иммануил Кант (1724-1804) также внес свой вклад в изучение этого явления. Проанализировав результаты наблюдений мореплавателей за изменениями ветра в Юго-Восточной Азии, он пришел к выводу, что дальше на юге должен находиться еще один континент — на тот момент еще не открытая Австралия.

Очередной прорыв в области физической климатологии связан с именами таких исследователей, как норвежец Вильгельм Бьёркнес (1862-1951), который внес большой вклад в объяснение внутренней структуры штормов в средних широтах, швед Карл Густав Россби (1898-1957), который выявил причины неустойчивости погоды в средних широтах, и, наконец, американец Джон Нойманн (19031957), который после второй мировой войны раньше других понял, какие возможности открывает электронная обработка данных перед метеорологией, и применил новые подходы на только появившихся в то время компьютерах.

Рис. 12. Описание ячеистых структур циркуляции атмосферы, сделанное Джорджем Хэдли в XVII веке в условиях неполной информации.

Это компьютерное моделирование с целью прогноза погоды легло в основу современных климатических моделей; важнейший вклад в развитие этой области внесли метеорологи и океанографы Сьюкуро Мэйнаби и Кирк Брайан из Геофизической лаборатории гидродинамики в Принстоне.

Модель транспортного марсианского корабля

В космическом центре имени Маршалла сотрудниками НАСА создаётся космический корабль, основной миссией которого станет транспортирование людей на Марс. Детали и элементы, используемые при сооружении указанного корабля применяются из числа отработанных на Международной космической станции, некоторые элементы взяты из музея космической техники. Даже учитывая, что конструкция аппарата столь пестра, создатели уверяют, что будущий космический корабль будет способен доставить астронавтов на Марс.
Читать дальше>>

Посредством телескопа Кеплер учёные – астрофизики приступили к поиску сфер Дайсона и внеземной жизни

Космический телескоп Кеплер ведет одновременно наблюдение сразу за более чем 100 000 звезд

Фонд Джона Темплона выделил руководителю SETI Джеффу Марси гранд на общую сумму 200 тысяч долларов, на исследование космического пространства, с целью поиска сфер Дайсона. Пятьдесят лет назад учёный Фримен Дайсон выдвинул гипотезу о том, что существуют звёздные системы, окружённые колоссальной энергией, излучаемой центральным светилом. Воспользовавшись данной энергией можно удовлетворить все нужны любой цивилизации.
Читать дальше>>

Предгорья Аппалачи стали местом появления медицинской аномалии, в существование которой просто невозможно поверить.

В 1800-х годах на востоке Кентукки жила в полнейшей изоляции семья, у членов которой была одна очень яркая отличительная особенность – синяя кожа!

Причиной этому стал союз двух людей с рецессивными генами и последующие межродственные браки и межродственные половые связи их потомков.

Загадка, стоящая за жутковатой картиной, на которой изображено семейство Фугейт (Fugates), будоражила умы людей на протяжении десятков лет и была разгадана лишь в конце 20 века.
Читать дальше>>