Погода для России формируется над севером Атлантики
— Анатолий Валерьевич, давайте начнем с того, где вообще находится кухня погоды? Где зарождаются все циклоны и антициклоны?
— Все метеорологические процессы происходят в нижней части атмосферы в слое около 15-20 км. Здесь атмосфера представлена участками с высоким давлением (антициклоны) и низким (циклоны). На формирование погоды на территории России влияют прежде всего циклоны из района Исландского минимума (северная часть Атлантики). Оттуда они начинают свой путь и медленно двигаются на восток через территорию Европы, России и далее.
Циклоны могут образовываться над Черным или Средиземным морями. Антициклоны приходят со стороны Арктики, Передней Азии, а зимой — из Сибири. Размеры этих атмосферных образований достигают многих сотен километров, иногда более 1000 км в диаметре. Обычно они существуют несколько суток, после чего свойства воздуха при взаимодействии с земной поверхностью изменяются, и они прекращают свое существование. С циклонами обычно двигается атмосферный фронт — это полоса, разделяющая типы воздуха (холодный/теплый). Прохождение фронта сопровождается резкой сменой погоды, выпадением осадков. Если циклон задерживается, осадки продолжаются много дней, а если двигается быстро, то их выпадение кратковременно, но довольно интенсивно.
— А как вы понимаете, какой из циклонов достигнет какой-то территории, а какой ослабнет?
— Существует физические и математические модели, которые позволяют предсказывать изменения в состоянии атмосферы на основе наземной и спутниковой информации. Благодаря этим моделям мы можем определять направление движения воздушных масс, прогнозировать изменения их характеристик и выявлять их реакцию на взаимодействие с земной поверхностью, например, при прохождении через Кавказ или акваторию Черного моря. Подобные прогнозные модели рассчитывают крупные метеорологические центры. У нас такой находится в Москве.
Но есть и «ручные» способы определения погодных условий или прогнозирования — с помощью синоптических карт и местных данных. В Краснодаре существует Центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. Там синоптики анализируют оперативные метеоданные и разрабатывают краткосрочный прогноз с достаточно высокой точностью. Однако при прогнозировании на более длительный период, например, на неделю или 10 дней, точность снижается.
Антропогенный фактор
— Если говорить о залповых ливнях, которые наделали немало бед в России, Европе и Средней Азии, откуда они взялись? Ведь мы, кубанцы, не в тропиках же живем. Почему за несколько часов на город может вылиться месячная или 2-месячная норма осадков?
— Залповые ливни характеризуются сильными и интенсивными осадками, которые за последнее десятилетие стали происходить все чаще. Да, верно подмечено, что мы живем не в тропиках, но, между прочим, Черноморское побережье Краснодарского края в районе Большого Сочи — это субтропики, причем влажные. У нас ливневые осадки являются обычным явлением. К примеру, в средней полосе России годовые суммы осадков составляют 500-600 мм, в то время как в нашем крае они могут достигать 2000 мм, а в районе Красной Поляны и более 3000 мм — это рекордная для России величина, и она складывается из отдельных осадков.
— Как вы считаете, почему такая странная погода наблюдается практически во всех частях света?
— Повышенная температура может быть следствием постепенного глобального потепления, которое наблюдается практически во всех широтах и частях нижней атмосферы, включая Краснодарский край. Поэтому при рассмотрении текущих погодных условий необходимо учитывать и относительно быстрые климатические изменения, вносящие в атмосферу «беспорядок», хаос. Такие процессы свойственны нынешнему состоянию атмосферы.
— Что означает нынешнему состоянию? Какое у атмосферы состояние сейчас и чем оно отличается от того, что было, скажем, еще лет 30-50 назад? Почему все эти опасные погодные явления происходят именно сегодня?
— Хочу сразу отметить, что опасные погодные явления всегда существовали и будут существовать. Атмосфера — это подвижная субстанция, гораздо подвижней, чем Мировой океан или литосфера. Ее физические характеристики определяются местным климатом, который тоже меняется в течение климатических эпох. Правда, происходит это на протяжении тысячелетий и под влиянием множества факторов: например, циклических изменений положения Земли по отношению к Солнцу на продолжении десятков тысяч лет. С точки зрения химического состава атмосфера тоже подвижна.
Так, когда-то в земной атмосфере практически отсутствовал кислород, а содержание CO2, наоборот, было запредельным. За геологическую историю Земли химический состав атмосферы изменился до нынешнего состояния, и продолжает меняться. Здесь входит в игру человеческий фактор, который оказывает большое влияние на изменение химического состава атмосферы — концентрацию парниковых газов вследствие сжигания углеводородов. Конечно, атмосфера включает механизмы адаптации: вывода избытка парниковых газов, но если это не срабатывает, то содержание парниковых газов увеличивается. А их накопление приводит к разогреванию тропосферы. Что мы и наблюдаем последние десятилетия. И это все происходит на фоне медленной и неизбежной смены климатических эпох.
— А шторм, который в итоге вырос до супертайфуна «Доксури» — самого страшного с 1972 года и обрушившегося сначала на Филиппины, Манилу, Тайвань, а затем Китай — что спровоцировало?
— Тайфун — это циклон. Вообще, для побережья Юго-Восточной Азии с муссонным климатом, особенно в период муссоннов, характерны выходы таких циклонов, сопровождающиеся обильными осадками. Поэтому не вижу здесь ничего странного.
Лед тронулся
— Возвращаясь к глобальному потеплению, судя по всему, вы сами приверженец именно этой теории. Но ряд ученых происходящие сегодня изменения с климатом списывают на признаки грядущего ледникового периода. Вы с ними не согласны?
— Тысячелетние циклические изменения положения Земли относительно Солнца неизбежно приводят к чередованию климатических эпох. Нынешняя эпоха — межледниковая, которая длится уже несколько тысяч лет. Именно она позволила сформироваться человеческой цивилизации. Предыдущая эпоха считается ледниковой. Они гораздо продолжительней, чем межледниковые периоды. В результате медленного похолодания в ледниковые периоды жидкая вода преобразуется в лед. На поверхности суши накапливаются огромные массы льда, как сейчас в Антарктиде или Гренландии, которые как раз являются остатками ледниковой эпохи. Эта масса льда распространяется от полярных областей до средних широт, в результате чего уровень океана понижается.
Кроме того, изменяется система океанических течений — это очень мощный фактор перераспределения тепла из мест, где его слишком много, в места с его дефицитом. Например, течение Гольфстрим в Атлантическом океане. Если схемы распределения тепла нарушаются, то это также влияет на климатическую ситуацию, так как климат формируется не только в атмосфере, но и за счет глобальной циркуляции вод. Ледниковый период обязательно наступит, но вопрос в том, как антропогенное разогревание атмосферы станет сочетаться с естественным похолоданием. Пока нет точных вычислительных моделей. Если бы не было человеческого воздействия, смена климатических эпох происходила бы естественно.
— Сейчас много говорят и о том, что тают ледники и морские льды. Чем это может навредить островным государствам и прибрежным городам?
— Скорость поднятия уровня Мирового океана — это всего лишь 3-4 см за десятилетие. Две причины влияют на этот процесс: тепловое расширение воды из-за разогрева океана, а также увеличение жидкой воды в гидросфере, которая ранее находилась в ледниках. Все это попадает в океан в жидком виде и повышает уровень воды. Однако скорость поднятия не катастрофична. Но, например, для Нидерландов, учитывая название страны, это опасно.
Для России же это больше локальные проблемы. Но не стоит забывать, что за поднятием последует и понижение. В целом это опасно для приморских городов, таких как Венеция, океанических островов, где уровень превышения суши над океаном небольшой. В истории Земли такое явление абсолютно нормальное. Во время межледниковых периодов уровень океана поднимался, а во время ледниковых — опускался, причем на 60-70 м и ниже. В последний ледниковый период уровень воды оказался настолько низок, что Северная Америка соединялась с Евразией, а Берингова пролива вообще не было.
А что если…
— Чего нам ждать в связи с изменениями климата в глобальном смысле?
— Все, что реагирует на потепление в социальной и природной среде, подвергнется изменениям. Географически это проявляется в медленном перемещении ландшафтных границ и климатических зон, особенно в Северном полушарии, которое является более континентальным.
Например, лесостепь может превратиться в степь, а лесотундра — в лес. В горах, таких как Кавказ, наблюдается медленное поднятие высотных поясов, а климат крупных городов станет сравнительно еще теплее. Для России, как для северной страны, один из эффектов потепления — уменьшение ледовитости северных морей и деградация на ее территории многолетней мерзлоты. В сельском хозяйстве в обозримой перспективе будем выращивать более теплолюбивые культуры. В целом изменения происходят очень постепенно, и к ним можно адаптироваться.
— Вы сказали про деградацию многолетней мерзлоты. Я так понимаю, что этот процесс уже идет. СМИ сообщают, что вечная мерзлота стала оттаивать на Колыме, а в Якутии начал таять крупнейший в мире кратер вечной мерзлоты. В России же 2/3 территории под вечной мерзлотой. Что произойдет, если ее вдруг не станет?
— Многолетняя мерзлота — это продукт последнего оледенения, которое закончилось где-то 10-12 тыс. лет назад. И она не может исчезнуть вдруг. То есть избыток зимнего холода имеет свойство накапливаться в грунтах на больших глубинах. В Якутии этот холод накапливается в толще земли до глубины 100-200 метров. Обычно толщина многолетней мерзлоты — это первые десятки метров. То есть вода, содержащаяся в грунте, переходит в кристаллическую фазу, тем самым радикально меняя свойства грунта. Поставьте горшок с цветком в морозилку — и вы получите аналог мерзлых пород. Если холода недостаточно, то, наоборот, происходит проникновение тепла в мерзлоту и ее оттаивание — деградация, из-за чего в атмосферу попадают парниковые газы, содержащиеся в многолетних мерзлых породах. Но это нормально.
Другое дело, с какой скоростью происходит процесс. С учетом того, что на многолетних мерзлых породах в России построены целые города со своей инфраструктурой, трубопроводы и прочее, деградация мерзлоты может иметь определенные последствия. Должны быть предусмотрены соответствующие инженерные решения.
— В целом говоря о последствиях климатических изменений, примерно через какое время это может произойти? Когда, скажем, лесостепь станет степью? Это случится еще на нашем веку?
— Эта история развивается медленно. Лесотундра тихо и уверенно движется в сторону тундры — явный признак потепления, некий климатический индикатор. В горах то же самое: переходные ландшафтные пояса смещаются вверх.
Для Краснодарского края подобное потепление не представляет непреодолимой опасности. У нас вся равнинная территория давно представлена искусственными сельскохозяйственными ландшафтами, существующими исключительно благодаря человеку. Подобные климатические изменения происходят в течение тысячелетий. С оговоркой, что в истории Земли прежде не присутствовало такого феномена, как человек, который усиливает скорость климатических изменений.
Извержение вулкана сравнимо с взрывом на Северном потоке
— Как нам защититься от неблагоприятных климатических явлений, если избежать их не в человеческих силах?
— Все средства жизнеобеспечения будут адаптироваться к повышенной температуре. Например, можно предположить, что продолжительность работы кондиционеров начнет расти, что приведет к повышению затрат на производство энергии. Необходимы точные модели изменения климата, чтобы технические системы могли быть приспособлены к изменениям среды с максимальной эффективностью. Конечно, все это не означает радикальные перемены. На подобную адаптацию требуется время, если не изменятся тенденции, связанные с глобальным потеплением. Одной из причин подобного явления считается «углеродный» след. Разогревание атмосферы — это следствие неконтролируемого выброса парниковых газов при сжигании угля, бензина, дизельного топлива, газа и прочих углеродосодержащих видов топлива. В связи с этим контроль и изучение углеродного следа является одной из ключевых задач, в том числе на региональном уровне.
Россия подписала все климатические соглашения, поэтому нам необходимо продолжать работу в этом направлении. Важно также отслеживать состояние городского климата и проводить качественные измерения, включая углеродный след, чтобы понять климатические тренды. Эта проблема актуальна для нашего края, и мы можем повлиять на ситуацию в части изучения нашего вклада в парниковый эффект, хотя бы на уровне региона. С 2022 года в нашем крае при поддержке Кубанского научного фонда ведутся наблюдения на «карбоном полигоне», организованном в районе хутора Октябрьского. Но пока мы проходим стадию накопления информации об углеродном балансе на полях с разными культурами.
— То есть влияние человека на климат настолько велико? А как же извержения вулканов, при которых в тропосферу выбрасывается около 300 млн тонн СО2?
— Это естественное природное явление. Литосфера, Мировой океан и биосфера регулируют химический состав атмосферы. Однако при мощных вулканических извержениях состав атмосферы меняется. Но сегодня мощность человеческой деятельности сравнима с природными факторами. Например, помните взрыв на трубопроводе Северный поток? Весь этот газ в итоге попал в атмосферу. Подобное воздействие по силе сравнимо с извержением вулкана.
— Что вы можете сказать о Кубани, что ее ожидает в краткосрочной перспективе?
— Никаких радикальных изменений не произойдет. Кубань останется рекреационным регионом и житницей России. Это же относится и к другим близлежащим регионам. Такое мнение разделяют современные метеорологи и климатологи. Однако следует быть готовым к увеличению частоты опасных погодных явлений. Особенно в местах большого скопления людей — в городах.
— Что вы подразумеваете под опасными погодными явлениями? И увеличение — это с какой частотой? Нам кажется, что ливни у нас и без того каждую неделю. Куда же чаще?
— Сегодня исследования фиксируют увеличение повторяемости различных опасных погодных явлений, которые ранее — за период проведения метеонаблюдений, то есть за последние 150 лет, — не наблюдались с такой повторяемостью. Наши климатические справочники составлялись в 60-х годах прошлого века, а других нормативных данных нет. За последние 50 лет ситуация изменилась. Компетентные метеорологи и климатологи говорят о том, что частота неблагоприятных явлений (осадков, засух, града и т.д.) за последние десятилетия повысилась. Однако в разных районах страны это проявляется по-разному.
— Профессор, последний вопрос. Если у нас весна была холодной и дождливой, а лето жарким и дождливым, то какими ожидать осень и зиму? Сюрпризы будут?
— По предыдущим состояниям сложно судить о последующих, они могут быть плохо связанными. Тем не менее повторяемость двух одинаковых сезонов крайне редка. Две холодные весны подряд — это скорее исключение. Поэтому с большой вероятностью нужно ожидать какой-то иной сезонный расклад. Обычно засушливый год сменяет влажный. У нас не было ни одного года или сезона за всю историю Земли, когда бы погодные условия с точностью повторялись. Все они абсолютно уникальны. В этом и состоит сложность прогнозирования. Нет одинаковых людей, то же самое можно сказать и о погоде как о состоянии атмосферы.
