Гольфстрим слабеет: Западной Европе (и Мурманску) грозит замерзание?
В феврале немецкие ученые заявили: Гольфстрим теряет силу, что якобы грозит замерзанием Западной Европы. Так ли это? Рассказывает гость программы «Вопрос науки» Павел Константинов — кандидат географических наук, доцент кафедры метеорологии и климатологии географического факультета МГУ.
Когда Гольфстрим остановится, мы все умрем?
Поговорим о Гольфстриме. Эта река определяла историю всей Европы и будет определять ее в дальнейшем.
Гольфстрим был как минимум всю ту часть геологической истории, когда континенты были такими же, как сейчас. Его рождение связано с важным событием — закрытием Панамского перешейка, который потом с таким трудом перерывали, чтобы сделать проход для кораблей. Так вот, когда закрылся Панамский перешеек, воде нужно было куда-то деваться. И она начала под воздействием силы вращения Земли отклоняться — так возник Гольфстрим, который переходит в Северо-Атлантическое течение и обогревает всю Европу. Именно из-за него в Англии в футбол играют зимой и именно на таких классных полях.
Эта река теплая, потому что она идет практически с экватора, из теплого Мексиканского залива. Это общее правило: все, что из низких широт течет в высокие, — как правило, теплое, а то, что течет обратно, — как правило, холодное.
Гольфстрим заканчивается гораздо раньше, чем начинается Западная Европа. Он переходит в Северо-Атлантическое течение, и вот уже оно подходит к Европе. Кстати, именно ему мы обязаны тем, что Мурманск у нас — единственный незамерзающий порт. Когда об этом рассказываешь иностранцам, они все ржут, потому что единственный российский незамерзающий океанический порт находится в Заполярье. Ну смешно же, реально!
У Гольфстрима бывают замедления и даже остановки, но они не фатальны. Современные исследования показывают, что Гольфстрим, как это ни парадоксально звучит, не является основным фактором, переносящим тепло в умеренные широты. По самым свежим исследованиям, атмосфера все же первична. Конечно, Гольфстрим помогает, без него будет плохо, но никакого ужаса, если Гольфстрим чуточку приостановится или замедлится, не произойдет. Так что все спекуляции на том, что с Гольфстримом что-то произойдет и мы все умрем, несостоятельны. Кстати, когда появлялся фильм «Послезавтра», люди считали по-другому: думали, что остановка или подныривание Гольфстрима — это природная катастрофа.
Гольфстрим достаточно большая река, и она нестабильна: то ускоряется, то замедляется. Это можно заметить даже в пределах жизни одного человека. Колебания скорости происходят с периодом в несколько лет, речь не идет о тысячелетиях. Но они не оказывают фатального влияния, после которого мы все, образно говоря, умрем. Атмосфера тоже несет тепло над Атлантикой с экваториальной и тропической части к северу, и эти процессы тоже весьма значимы. Все эти тонкости мы получили возможность учитывать только в самое последнее время — благодаря моделированию.
Есть и другие реки в океанах (например, к югу от Южной Америки), и все они — часть одной большой системы океанической циркуляции на планете Земля.
Если убрать Гольфстрим, попытаться его «вырезать», то он моментально возникнет снова, потому что воде нужно куда-то деваться.
Так что Гольфстрим никогда не кончится, но он многообразный и может принимать разные формы. В истории было много интересных событий: когда оледенения нагружали льдом Северо-Американский континент, запирали реку Святого Лаврентия, или прареку, как правильно говорят палеогеографы, потому что это не совсем та же самая река. И вот в один прекрасный момент лед прорывался, выбрасывался в Атлантический океан, и все те подпруженные озера вытекали в Северную Атлантику. Это называется «события Хайнриха». Все распреснялось, а Гольфстрим, как более соленая вода, уходил вниз. Так случалось много раз: он уходил вниз — и становилось холоднее, потому что тепло уходило вниз. И то тепло, которое должна была получать Европа, включая ту же Великобританию, ею не получалось.
События Хайнриха — это события резких похолоданий, связанных с распреснением Северной Атлантики. Этот сюжет лежит в сценарии фильма «Послезавтра». Его научная подложка не придумана: это колебания климата, события Хайнриха и еще более широкие события Дансгора — Эшгера (резкие изменения климата во время последнего ледникового периода, которых насчитывается 23; эти данные получены по материалам гренландских кернов. — Прим. ред.), перенесенные в наше время.
Виртуальная Земля и предсказания климата
Если мы сейчас виртуально остановим Землю и закрутим ее снова, то все течения восстановятся именно в том виде, в каком они есть сейчас. Потому что существующая система достаточно устойчива.
Все это мы знаем из самых современных методов исследования климатологии, океанологии и из математического моделирования. Это было научно обосновано уже 50 лет назад, когда геологи и палеоклиматологи собрали данные, а палинологи нашли пыльцу прошедших эпох. Благодаря тому же процессу, который позволяет вам носить смартфон в своем кармане, и всему лавинообразному прогрессу вычислительной техники, теперь стало возможным создавать виртуальные модели планеты Земля.
Нам нужно учитывать тысячи параметров и решать огромное количество совершенно страшных уравнений. Для этого нам нужен суперкомпьютер, потому что иначе невозможно решать эту махину, которая состоит к тому же из уравнений, не имеющих аналитических решений. Количество необходимых условий и параметров огромно: например, нужно учесть влажность почвы в городах или ее отсутствие в случае асфальта. Еще 20 лет назад говорить о городах в такого рода моделях было невозможно. Это кончик пера современной науки.
Для прогнозирования погоды уже сейчас берется детальность приблизительно 100 на 100 м. Для климата — чуть побольше: чтобы моделировать Гольфстрим, нам не нужна такая звенящая точность. К тому же суперкомпьютерное время очень дорогое. Поэтому берется детальность примерно 100 на 100 км, градус на градус. Этого уже достаточно, чтобы воспроизвести всю циркуляцию: и океаническую, и атмосферную — на планете Земля.
Фото: Bloomicon / Shutterstock.com
Когда мы создаем климатические модели прошлого — то, что было тысячу лет назад, — мы стартуем с каких-то заданных условий, но можем раскручивать модели для палеоклиматов и с экспериментов, абсолютно не имеющих начальных условий. Так, кстати, делается очень часто, когда моделируются климаты будущего, потому что они не очень связаны с современным состоянием. Нам все равно, какой день задать (сегодняшний, завтрашний) в качестве начальных условий, потому что к 2500 году модель вырулит на такие климаты, которые не имеют связи с современными. Поэтому климатические модели в этом плане очень хороши.
Чтобы прогноз погоды в вашем смартфоне был качественным, ученым нужно очень хорошо знать начальные условия. И чем лучше система сбора информации, тем качественнее прогноз. Простой пример: когда из-за COVID-19 перестали летать самолеты, качество прогнозов резко упало. Этого никто не ожидал, но так произошло. Потому что, когда самолетов много, они летают по всей Земле и все время сообщают атмосферный профиль: когда взлетают, когда садятся. И это оказалось очень серьезным довеском к той информации, которую получают метеорологи с неподвижных станций.
Эволюция в моделировании
Сегодня каждая уважающая себя страна имеет суперкомпьютерный центр. И самые трудоемкие вычислительные процессы сейчас — это как раз моделирование погоды и климата. Если лет 20 лет назад считалось, что очень тяжелые задачи — это моделирование процессов, происходящих при расщеплении ядра, то сейчас выяснилось, что это все достаточно просто по сравнению с погодой. Как и все на нашей планете, эти модели эволюционировали. Лет 30 назад в них было лишь солнышко, углекислый газ, немножко водяного пара. А сейчас на них разве что нет конкретных людей, зато есть социосфера, промышленность, процессы, происходящие в Волге. Если, допустим, оттуда вылавливать много рыбы, это может повлиять на климат через мутность воды.
Что касается развития моделирования, то разрешение выросло очень сильно и сильно уменьшилось то время, которое уходит на эксперимент. Раньше эти эксперименты гонялись месяцами или неделями. Сейчас получить какой-то более-менее адекватный результат мы можем за пару дней и даже за несколько часов. Любители игр прекрасно помнят тех странных чудиков, которых мы видели на компьютерных играх 1990-х и 2000-х. Тогда мы не были уверены даже в том, какого пола главный герой, а сейчас посмотрите — мы видим мимические морщины на его лице. Приблизительно так же эволюционировали и модели.
В этом нам помогло «железо», без «железа» этого бы не произошло. Ну и главная вишенка на торте — мы можем с помощью таких потрясающих экспериментов откручивать климат назад и смотреть, что будет потом. Самое главное климатическое открытие последних десятилетий — определение влияния человека на климат. Это произошло именно таким образом: сперва прогнали эксперимент там, где на Земле человечество практически не участвовало в выделении углекислого газа, и посмотрели на результат, а потом запустили реальность. И выяснилось, что то, что происходит сейчас, требует участия человека — антропогенного фактора климатообразования, иначе современный климат не воспроизводится моделью.
Человек стал климатообразующей силой. И если бы не гидродинамическое моделирование атмосферы, мы бы этого никогда не узнали.
Потому что можно сколько угодно смотреть на тренды климата и догадываться, с чем они были бы связаны. Есть климатические отрицатели — дениалисты, которые отрицают вообще все, что касается современного метода познания, включая моделирование. Они просто смотрят на тренд и предлагают свои варианты, а это неконструктивно.
Когда принимаются такие важные решения, как Парижское соглашение, они принимаются сразу несколькими странами. Множество стран имеют абсолютно независимые, исторически свои собственные модельные группы, которые развивают свои модели — сейчас их около 40. И в глобальных экспериментах они учитывают средние значения по ним по всем. Если кто-то один ошибся, то другие этого не сделают, получается более взвешенный результат.
Кстати, теперь также стали прогнозировать и погоду. И очень резко улучшилось качество прогнозов, потому что, прогнав одну и ту же модель даже слегка с другими условиями 50 раз, мы получаем среднее значение, которое гораздо более надежно, чем единичный прогон, который могли делать в 1970-х.
Самый крутой вычислительный погодный центр расположен в городе Рединг в Великобритании. Там находится легендарный суперкомпьютер, который потребляет электричество как город с 25 000 населением. И этот центр позволяет себе 50 раз прогонять свою погодную модель и получать за счет этого на каждый день 50 прогнозов. У них даже есть такой логотип: «50 разных планет Земля». Это позволяет каждый день получать качественный прогноз. Хотя вечернему футболу из-за Гольфстрима это не очень-то и важно.
Чем грозит изменение климата России?
Мы, конечно, можем переживать за Гольфстрим, но он не кран, закрыв который мы моментально обрушим всю систему благополучия. Эта система более сложная, и сложность ее в том, что в процессе изменения климата точечные проявления потепления могут быть чрезвычайно опасны для тех мест, где они происходят.
Например, что самое опасное для России? Мы прекрасно понимаем, что не повышение уровня океана, потому что наша страна все-таки в основном находится выше уровня моря. Для России самое опасное — это учащение неблагоприятных погодных и климатических бедствий. Например, жара 2010 года, сильные дожди, сильные снегопады, наводнение в Крымске 2012 года. Они, к сожалению, статистически будут происходить чаще. И те места, на которые будут попадать негативные климатические события, окажутся под большим ударом. Я бы вот этого больше опасался, а не Гольфстрима.
Нам нужно по максимуму адаптироваться к этим событиям и не усиливать их, выбрасывая бесконтрольно парниковые газы. Потому что чем интенсивней процесс, тем опаснее подобные события.
Даже если сейчас по щелчку пальца прекратить все выбросы, все не остановится, еще несколько десятилетий нас будет преследовать наше негативное прошлое. Поэтому без адаптации нашего народного хозяйства, структуры промышленности нам не обойтись. Нужно думать и о будущем, готовиться к более безуглеродной экономике. Не сразу, но готовиться с умом.