ЧТО ТАКОЕ КЛИМАТ?

Вероятно, каждому из нас доводилось, вольно или невольно, нарушать свои планы из-за сиюминутных капризов погоды, и потому лишь немногие согласятся со строкой популярной песни, будто «у природы нет плохой погоды», а ответ на вопрос, какой будет погода сегодня и завтра, интересен всем.

Вплоть до последнего времени погода воспринималась людьми как дан­ность, не зависящая от их воли и вынуждающая к себе приспосабливаться. Лишь недавно, во многом благодаря настоящему прорыву в области компьютерных технологий, перед человечеством открылись возможности всесторонне изучать процессы формирования погоды и климата, причины их изменений, а также в какой-то степени влиять на эти процессы.

Накопленная в ходе исследований информация свидетельствует о том, что климат меняется; более того, темпы его изменения в XX веке были беспрецедентно высоки. Последнее обстоятельство стало предметом серьезной обеспокоенности, и сегодня о климате много пишут и говорят.

В обиходе понятия «погода» и «климат» зачастую отождествляют, а это не совсем верно. Чуть вольно перефразируя академика А. С. Монина, можно определить климат как совокупность всех погодных условий, наблюдавшихся на конкретной территории за некоторый продолжительный промежуток времени. При этом такой «конкретной территорией» может быть как отдельная область (скажем, Магаданская), так и Западная Сибирь, Южная Америка или весь земной шар.

Даже школьник знает: холодно на севере и летом, жарко на юге и зимой, в тропиках — зной и ливни, а в полярных районах круглый год — снег и льды. Поэтому, обсуждая климат от­носительно небольшого в глобальном масштабе региона, мы можем получить  достаточно полное представление о его характерных чертах и особенностях. Однако описание материкового и тем более глобального климата неизбежно чревато утратой многих нюансов  и пригодно только для изучения самых общих закономерностей климата нашей планеты.

Вышеприведенное определение климата содержит довольно расплывчатое указание на длительность периода наблюдений. Действительно, какой промежуток времени следует считать «продолжительным» — месяцы, годы, десятилетия? Он не должен быть чересчур коротким, поскольку тогда изменениями климата придется признать и смену времен года, и аномально жаркий (или холодный) год, даже если многие предшествующие ему и последующие годы были близки к норме. Однако климат характеризует некоторое среднее состояние природной среды в данной местности, а значит, это среднее состояние не должно заметно меняться от года к году. С другой стороны, использование достаточно длительного промежутка времени (например, столетия) тоже вряд ли возможно хотя бы из-за отсутствия разветвленной сети станций, производивших по всему миру каждодневные измерения в течение такого срока. Следовательно, оптимальный выбор — где-то посреди.

Согласно рекомендации Всемирной метеорологической организации (ВМО), оптимальным полагается период продолжительностью  30 лет. Несомненно, выбор промежутка времени несет в себе элемент произвола, но почему именно 30 лет? Начиная с Международного геофизического года, проводившегося под эгидой ООН в 1957 году, мировое сообщество предпринимало успешные шаги по созданию и развитию всемирной системы контроля за окружающей средой, включавшей регулярный мониторинг метеорологических элементов — температуры воздуха, атмосферного давления, скорости и направления ветра, количества осадков и т. д. Таким образом, к моменту принятия вышеуказанной рекомендации ВМО уже существовал достаточно полный банк метеорологических данных, охватывавший приблизительно тридцатилетний период измерений.

С наступлением компьютерной эры и налаживанием качественного мониторинга, в особенности с привлечением спутниковых систем, объем данных измерений стал увеличиваться почти лавинообразно. Специфика работы с большими объемами информации (а в климатологии ситуация именно такова) требует применения, как правило, статистических методов для их обработки. Поэтому нелишне упомянуть, что, говоря о средних величинах, мы имеем в виду значения величин, вычисленные в соответствии с правилами и требованиями математической статистики.

Климат каждой территории опре­деляется, прежде всего, средней высотой Солнца днем над горизонтом: на севере оно ниже, на юге — выше (на это обратили внимание еще в Древней Греции, и само слово климат происходит от греческого   klima  — наклон Солнца (БСЭ, 3-е изд., т. 12, с. 305)). Однако климат также зависит и от состояния нашей природной среды, обычно именуемой климатической системой Земли.

Климатическая система — не только атмосфера, где, как многие считают, весь климат и «содержится». Нет, она включает в себя и гидросферу (все океаны, моря, озера, реки), и криосферу (поверхность суши, снег, морской и горный лед, а также лед, содержащийся в материковых щитах Гренландии, Ан­тарктиды и полярных островов), и, наконец, биосферу, объединяющую все виды живого. Все эти составляющие климатической системы находятся в тесной связи друг с другом и обмениваются энергией и массой (классическим примером такого обмена служит круговорот воды в природе). Составляющие климатической системы существенно различаются по массе и теплоемкости. Так, массы атмосферы, слоя грунта толщиной 10 м и поверхностно­го слоя океана толщиной 240 м находятся в пропорции 1:5 : 15, а их суммарные теплоемкости (тепловая инерция) соотносятся как 1 :11 : 70. Океаны, моря и материковые льды образуют медленно меняющиеся составляющие климатической системы, а атмосфера, поверхность суши и морские льды с относительно малой массой и низкой теплоемкостью находятся в ряду быстро меняющихся составляющих системы.

В климатической системе Земли существуют    две   основные периодичности: суточная (вращение Земли вокруг своей оси) и сезонная (вращение Земли вокруг Солнца), и эти периодичности формируют распределения основных климатических характеристик в пространстве и во времени. Для упорядочения и систематизации этих характеристик их часто усредняют по однородным регионам и интервалам времени, обычно связанным либо с указанными периодичностями (средне­суточные, среднегодовые значения), либо с частями этих периодов (средние часовые, среднемесячные и среднесезонные значения).

Физических величин, характеризующих текущее состояние климатической системы, насчитывается несколько десятков. Лишь немногие из них — температура воздуха (а в ку­пальный сезон и воды в ближайшем водоеме), скорость ветра и интенсивность осадков — представляют повседневный интерес для обычного здорового человека. Но для  синоптиков и климатологов, не менее важны положение областей низкого и высокого атмосферного давления, наличие или отсутствие облачности, форма и толщина облаков, отражательная способность (альбедо) поверхности, температура и  соленость морской воды и многие другие характеристики атмосферы. Все они количественно описывают отдельные элементы климатической системы и/или позволяют оценить степень взаимодействия между ними. Именно на таких оценках строятся современные сложные физико-математические модели, позволяющие проводить разнообразные исследования климата Земли, включая и предсказания его вероятных изменений.

Здесь под изменениями климата подразумевается устойчивая тенден­ция к изменению какой-либо из вышеприведенных характеристик за длительный промежуток времени. Например, повышение среднегодовой среднеглобальной температуры приземного воздуха на 0,74 °С с начала XX века до настоящего времени дало основание говорить о глобальном потеплении, повлекшем      попутно изменения и других климатических характеристик. О происходящих в то же время относительно кратковременных изменениях будем говорить как о колебаниях климата. К этой категории можно отнести и сезонные изменения климатических характеристик, и происходящую раз в два-три года (квазидвухлетнюю) смену направления переноса воздуха в экваториальной стратосфере (на высотах 15—50 км) с запада на восток и обратно, и периодическую перестройку температуры поверхности океана и циркуляции нижней тропосферы (на высотах до 15—17 км) в     тропической  зоне  Тихого  и Индийского океанов (яв­ление Эль-Ниньо). Влияние на текущее состояние климата могут оказывать и некоторые непериодические явления природы, в частности крупные извержения вулканов, сопровождающиеся забросом значительной массы газов и аэрозолей (пепла) в стратосферу. Как показывают результаты измерений, продолжительность их воздействия со­ставляет от одного года до трех лет.