Жарко. Лето в разгаре. Перекрываются максимумы температур июня. Июль и август обещают быть еще более жаркими. В английских правилах хорошего тона советовали, что когда собеседникам не о чем разговаривать, то стоит поговорить о погоде. Климат всегда, а сейчас особенно, интересует всех. Тем более, что разговоров о его катастрофическом изменении, глобальном потеплении хватает. И в самом деле. Тают вековые льды в Арктике, от шельфового ледников в Антарктиде откалываются ледовые поля огромных размеров. Настолько больших, что они не успевают растаять вплоть до берегов Новой Зеландии, чего раньше не наблюдалось, — но нельзя исключить, что этого не бывало в прошлом. Белые медведи уходят на юг в поисках пищи; вечная мерзлота в Сибири, Скандинавии, на Аляске и полярной Канаде отступает на север. Что же происходит в действительности и, самое главное, что является причиной нынешних явлений? Не менее важным остается и вопрос о том, происходило ли подобное раньше и когда.
ФЕНОМЕН ЭЛЬ-НИНЬО
Погодные аномалии встречались и раньше. Но даже если они и затрагивали достаточно большие территории, все же не существовало представления об их глобальном характере. Причиной, с одной стороны, было отсутствие длительных метеорологических наблюдений, с другой — сложно устанавливалась связь климатических катаклизмов в планетарном масштабе. Метеорология долгое время напоминала гадание на кофейной гуще.
Попытки как-то проникнуть в источник формирования погоды делались еще в античные времена. Платон и Аристотель считали, что непостоянство смен ветра, солнечных и облачных дней можно понять, тщательно наблюдая за природой. Почти две тысячи лет спустя Галилей изобрел термометр, а его ученик Торричелли построил первый барометр. Началось научное наблюдение погоды.
С первых же шагов метеорология натолкнулась на недоверие. В Англии в XVI в. тех, кто пытался на основе показаний приборов предсказывать погоду, хотели отправить на костер. Во Франции составителей прогнозов погоды колесовали. И даже в XIX веке Бисмарк отклонил предложение создать государственную службу погоды в Германии. Обоснование было весьма оригинальное: «Прусский чиновник никогда не ошибается». Потом в Германии такая служба все-таки была создана, но пришедший к власти в 1933 г. Гитлер приказал ее ликвидировать. За метеослужбу заступилось руководство армии, которое считало ее необходимой. Но генералам пришлось потом раскаиваться: имперская служба погоды предсказала, что зима 1941—1942 гг. будет мягкой. А несколько месяцев спустя после этого немецкие дивизии замерзали в СССР, где стояли небывалые морозы.
В те времена метеорология во всех странах опиралась главным образом на статистику. В массе цифр, получаемых со множества метеостанций, ученые искали взаимосвязь и закономерность событий в атмосфере. И прогнозы были очень неточными.
Только в середине прошлого столетия статистический метод в метеорологии был отставлен. Наука перешла на новый этап: упор был сделан на выяснение того, как возникают бури и ветры, дождевые фронты, перепады температуры. Большую роль сыграли появившиеся ЭВМ. Они позволили огромные цифровые массы, получаемые метеорологами, обрабатывать в соответствии со внедренными в программы законами механики и термодинамики. И это принесло первые долгожданные успехи — прогнозы погоды стали более надежными. В 1966 г. достоверность 24-часового прогноза составляла только 77%. Сегодня прогноз на двое суток надежен на 90%.
Теперь по планете расставлено 9 000 метеостанций, регулярно выпускают 900 метеобаллонов, и 1 500 судов и самолетов сообщают о параметрах погоды, плюс спутники. Все данные поступают в мощные компьютеры, которые обрабатывают полученные результаты. Так появилась возможность связать локальные явления погоды с планетарными.
В 1892 г. капитан Камило Каррильо сообщил на конгрессе Географического общества в Лиме, что рыбаки обнаружили у побережья Перу и Эквадора теплое течение, которое появляется там периодически. Они назвали его «Эль Ниньо» (исп. El Niсo) Так в испаноязычных странах называли маленького Христа. Название связано с тем, что обычно течение появлялось в канун Рождества.
«Малыш» оказался совсем не безобидным. Это стало ясно в конце прошлого века. За таким ласковым названием скрывается одно из разрушительных природных явлений, сопровождающееся многочисленными человеческими жертвами и колоссальными материальными потерями. У побережий Эквадора и Перу резко, на 7—12°С, повышается температура воды, исчезает рыба и гибнут птицы, начинаются затяжные проливные дожди. Легенды о таких явлениях сохранились у индейцев местных племен еще с тех времен, когда эти земли не были завоеваны испанцами, а перуанские археологи установили, что в глубокой древности местные жители, защищаясь от катастрофических ливневых дождей, строили дома не с плоскими, как сейчас, а с двускатными крышами.
Хотя обычно к Эль-Ниньо относят лишь океанические эффекты, на самом деле это явление тесно связано с метеорологическими процессами, которые называются «Южное колебание». Ученые установили, что вызванные этим течением механические и термические колебания атмосферы и океана объединенными усилиями раскачивают нашу планету, что также отражается на интенсивности и периодичности экологических катастроф.
ГИГАНТСКИЕ КАЧЕЛИ
В южной тропической части Тихого океана при среднеклиматических условиях располагается громадный круговорот с движением вод против часовой стрелки. Восточную часть круговорота представляет холодное Перуанское течение, направляющееся вдоль побережий Эквадора и Перу на север. В районе Галапагосских островов под воздействием пассатных ветров оно поворачивает на запад, переходя в Южное экваториальное течение, которое несет относительно холодные воды в этом направлении вдоль экватора. Эти течения образуют экваториальный фронт, препятствующий поступлению теплых вод к побережью Латинской Америки.
Благодаря такой системе циркуляции вод вдоль побережья Перу, в зоне Перуанского течения, формируется огромная область подъема относительно холодных глубинных вод, хорошо удобренных минеральными соединениями, — Перуанский апвеллинг. Он обеспечивает высокий уровень биологической продуктивности в этом районе. Такая картина получила название «Ла-Нинья» (исп. La Niсa — малышка).
В аномальные по климатическим условиям годы холодное Перуанское течение практически останавливается, перекрывая подъем глубинных холодных вод в зоне апвеллинга, и как следствие — резко снижается продуктивность прибрежных вод. Температура поверхности океана во всем районе повышается до 21—23°С, а иногда и до 25—29°С. Контраст температур на границе Южного экваториального течения с теплым межпассатным вообще исчезает — экваториальный фронт размывается и теплые воды беспрепятственно распространяются в сторону побережья Латинской Америки. Образуется Эль-Ниньо.
Интенсивность, масштабы и продолжительность Эль-Ниньо могут существенно меняться. Так, например, в период самого интенсивного за 130-летний срок наблюдений Эль-Ниньо, это явление началось в сентябре 1982 и продолжалось до августа 1983 г. При этом максимальные значения температуры поверхности океана в прибрежных городах Перу превысили среднемноголетние для ноября-июля на 8-10°С. Даже в самых южных районах развития явления (18 град. южной широты) аномалии прибрежных значений температуры поверхности океана составляли 6-7°С, а общая площадь Тихого океана, охваченная Эль-Ниньо, равнялась 13 млн. кв.км. Вполне логичен вопрос: какая же сила останавливает холодное Перуанское течение?
В 1924 г. английский метеоролог Гилберт Уокер разработал и успешно применил на практике так называемый «метод мировой погоды», в основе которого заложен поиск дальних связей между изменениями гидрометеорологических элементов в различных районах земного шара. Исследуя природу муссонных ветров в Южной и Юго-Восточной Азии, Уокер проанализировал аномалии атмосферного давления в субтропической зоне Южного полушария и пришел к заключению, что муссоны являются частью глобальной циркуляции атмосферы, а не ее региональным элементом. Оказалось, что над Австралийско-Индонезийским районом Индийского океана и над акваторией южной части Тихого океана (район острова Таити) атмосферное давление изменяется в противофазе. Центры действия этих гигантских качелей давления располагаются в Южном полушарии — поэтому и появилось название «Южное колебание».
Только через 40 лет, в 1966—1969 гг., норвежский метеоролог Якоб Бьеркнес связал Южное колебание с Эль-Ниньо. Ему удалось установить, что когда качели наклонены в сторону Австралии, Перуанский апвеллинг работает нормально, устойчивые пассаты гонят холодную воду мимо Галапагосских островов на запад в сторону низкого давления вдоль экватора. То есть наблюдается холодная фаза Южного колебания — Ла-Нинья, в период которой экологических катастроф на планете не происходит. При этом уровень Тихого океана в его западной части на полметра выше, чем в восточной: пассаты нагоняют на запад теплую воду.
В случае же, когда качели наклонены в сторону Таити, происходит сбой в обычной системе циркуляции Тихого океана, пассаты ослабевают вплоть до смены направления на восточное — в сторону низкого давления, и теплая вода от побережья Новой Гвинеи устремляется на восток. Перуанское течение по этой причине практически останавливается, и далее развивается вся цепочка событий, связанных с теплой фазой Южного колебания, — Эль-Ниньо. При этом разность уровней в восточной и западной частях океана меняет знак. Теперь он уже в восточной части на полметра выше, чем в западной.
Наша Земля не шар, она сплюснута у полюсов и представляет собой эллипсоид вращения. Сплюснутость не очень большая — радиус Земли у полюсов всего на 42 км меньше, чем у экватора, но такое строение планеты имеет огромное значение для климата.
Так как Земля сплюснута по оси, то на ее экваторе большая масса, чем на полюсах. Силы притяжения Луны и Солнца из-за этого приложены не к центру массы нашей планеты. В результате возникает момент сил, который заставляет Землю наклоняться вперед, одновременно вращаясь. Это явление называется прецессией. Земная ось качается из стороны в сторону с периодом 26 тыс. лет и угловой амплитудой 27°27', описывая конус, подобно волчку. Моменты сил притяжения, заставляющих Землю качаться, зависят от ее положения по отношению к Луне и Солнцу, которое, естественно, постоянно меняется. В результате одновременно с прецессией происходит колебание оси вращения Земли с периодом 428 суток и угловой амплитудой всего 18,4'. Все эти механизмы вызывают биение полюсов с периодом в 6 лет и максимальным отклонением от среднего положения на 15 м.
Совместное воздействие описанного комплекса геофизических факторов выражается в развитии в атмосфере и Мировом океане лунно-солнечных колебаний. Они, в свою очередь, усиливают волны полюсных приливов, которые возникают в результате биения полюсов. Сумма этих геофизических вариаций, несомненно, влияет на развитие Эль-Ниньо.
КОВАРНОЕ ДИТЯ ТРЕХ СТИХИЙ
Чтобы понять наличие связи между этими природными бедствиями и океанскими течениями, необходимо ответить на два вопроса. Во-первых, как давно происходит явление, которое мы называем Эль-Ниньо, и, во-вторых, так ли велик его энергетический потенциал, чтобы вызывать аномальные погодные явления в масштабах всей планеты.
Начнем со второго. Не вдаваясь в технические аспекты, отметим, что предварительная оценка энергии, выбрасываемой океаном в атмосферу в районе действия Эль-Ниньо за сутки, составляет 4.3•1021 Дж, что соизмеримо с энергией всей атмосферы ~1022 Дж. Выделяемая энергия Эль-Ниньо соответствует мощности примерно в 450 ТВт, а это около 90 тысяч электростанций мощностью 5 миллионов кВт. И это все только за одни сутки.
Высокий энергетический потенциал Эль-Ниньо порождает энергетические потоки большой плотности, которые проявляются в виде катастрофических явлений. Так как наша планета вследствие явления прецессии совершает колебания вокруг своей оси, то это оказывает влияние на формирование климатических потоков. Линейная скорость вращения Земли на экваторе выше, чем в средних широтах, поэтому больше всех влияние Эль-Ниньо ощущают низкие широты. Но в атмосфере все взаимосвязано, и закон сохранения энергии никто не отменял. Достается всем. От белых медведей в Арктике до пингвинов в Антарктиде.
Как показывают исследования, таинственный Эль-Ниньо существует многие миллионы лет. Так, археолог М. Мосели утверждает, что 1100 лет назад мощное течение, вернее, порожденные им стихийные бедствия, разрушили систему оросительных каналов и тем самым погубили высокоразвитую культуру большого государства в Перу.
Цивилизация майя и китайская династия Тан погибли по одной причине. И поделать ни китайцы, ни майя ничего не могли, потому что причина эта — Эль-Ниньо. По данным сотрудников немецкого Национального центра наук о земле (National geosciences research centre), сельское хозяйство обеих цивилизаций, развивавшихся в муссонных регионах, одновременно испытало сильнейший недостаток во влаге. Произошло это на рубеже IX и X веков н.э. Комплексный подход к проблеме позволил установить, что причина засухи — перемещение полосы ливневых тропических дождей из-за Эль-Ниньо.
Ученые уже представили древние свидетельства, подтверждающие их теорию. Последний император династии Тан был убит в 904 году. Его 12-летний сын не смог управлять страной, и через 3 года Китай погрузился в пучину хаоса и крестьянских восстаний. Что касается майя, то их последний каменный календарь датируется 907 г., о дальнейшем существовании их цивилизации ничего не известно.
LIAISON FATALE — РОКОВАЯ СВЯЗЬ
При таких масштабах и интенсивности явления аномалии климатических параметров не только распространились на континентальную периферию Тихого океана, но и достигли также Северной Европы и Южной Африки. Аналогичная ситуация отмечалась и в период 1997—1998 гг. Более того, ученые полагают, что в геологическом прошлом могли случаться супер-Эль-Ниньо, длившиеся по 200 лет, которые помимо кратковременных аномалий климата приводили к продолжительным периодам потепления.
Климатические события у берегов Перу и Эквадора происходят за тысячи километров от нас, но расстояния при такой энергетике течения Эль-Ниньо не помеха. Влияние неспокойного мальчика должно было проявиться и в Атлантическом океане. Что-то вроде двойника. Причем если Эль-Ниньо и Ла-Нинья сменяют друг друга, то в Атлантике Гольфстрим течет постоянно. Осталось найти Северное колебание. И оно нашлось. Метеорологи уже более ста лет знают о так называемых атмосферных качелях. Это — разность между высоким атмосферным давлением у Азорских островов и низким над Исландией. Значение этого явления для климата восточного полушария до сих пор не было понято. Только теперь прояснился его смысл. Многие сопоставления показывают тождественность ситуации в Тихом и Атлантическом океанах.
В Тихом океане поверхностное течение, идущее вдоль экватора, нагревается по мере продвижения на восток. В Атлантике воды Гольфстрима, двигаясь на север, охлаждаются. Роль пассатных ветров, отгоняющих Эль-Ниньо от южно-американского берега, в Европе играют западные ветры. В Тихом океане разность в атмосферном давлении отмечается между островом Таити и австралийским портом Дарвин, в нашем полушарии — между Исландией и Азорскими островами. Так что параллели между северным и южным колебаниями вырисовываются довольно определенно. Кроме того, метеорологи зарегистрировали, что в годы, когда Эль-Ниньо показывает свою злую силу, в Атлантике значительно уменьшается число зародившихся там ураганов, двигающихся в сторону США.
Американский климатолог Джеймс Харелл сравнил основные показатели североатлантического колебания с параметрами погоды в Европе, то есть повторил то, что давно проделали в отношении Эль-Ниньо. Он установил, что существует жесткая связь между ритмом колебаний и периодами, когда в Европе наступают то мягкие, то суровые зимы. А в тех случаях, когда воды Гольфстрима хорошо нагреты, увеличивается разница в атмосферном давлении над Исландией и над Азорскими островами. Это способствует тому, что в Европу проникают западные ветры, и тогда зима бывает теплой. Какое влияние этот механизм оказывает на летнюю погоду в Европе, еще не совсем ясно.
Но уже бесспорно, что так же, как течения в Тихом океане определяют погоду в Азии и Америке, так и атлантические течения диктуют атмосфере, какие воздушные массы послать в Европу. По мнению американского метеоролога Тима Барнетта, в его науке это «важнейшее открытие за последнее десятилетие»: найден наконец главный привод машины погоды Европы.
Погодные циклы весьма растянуты во времени, а научное наблюдение за погодой ведется только около 150-ти лет. Теплые зимы бывали и раньше. Вспомним у Пушкина в пятой главе «Евгения Онегина»:
В тот год осенняя погода
Стояла долго на дворе.
Зимы ждала, ждала природа.
Снег выпал только в январе...
Наверное, и тогда Эль-Ниньо показывал свой характер.
И несколько слов об антропогенном факторе, то есть о влиянии хозяйственной деятельности человека на климат. Возможно, какое-то влияние человек оказывает. Но говорить о вызванном его деятельностью потеплении или похолодании пока не приходится. Энергетические возможности человечества по сравнению с потоками энергии в атмосфере весьма ограничены. Гораздо важнее влияние вулканов и землетрясений.
Течение Эль-Ниньо и его аналог в Атлантике представляют собой мощную силу, управляющую климатом Земли.
СПРАВКА «Дня»
Апвеллинг — англ. upwelling — тип прибрежной циркуляции океана, при которой под влиянием ветра и эффекта вращения Земли прибрежное течение отклоняется в сторону моря, вызывая отток теплых поверхностных вод и компенсационный подъем на их место из глубины холодных водных масс. В Мировом океане существует пять устойчивых зон апвеллинга: Калифорийская, Перуанская (Тихий океан), Канарская, Бенгельская (Атлантика) и Сомалийская (Индийский океан).
