На наш век уже не хватит
11 Января 2011

• Версия для печати

Академик Роберт Нигматулин: "С термодинамической точки зрения это потепление характеризуется очень малыми величинами, в истории нашей планеты были гораздо большие скачки". Фото Сергея Приходько (НГ-фото)

В уходящем году политические споры и научные дискуссии по поводу глобального потепления достигли, пожалуй, своеобразного апогея. Весьма остро стоят вопросы возможного развития ситуации и последствий того или иного сценария развития, вклад антропогенного фактора в этот процесс и роль научного сообщества в формировании реальной концепции по климату. Обсуждению этой проблематики было посвящено специальное заседание Президиума РАН, где выступал и директор Института океанологии имени П.П.Ширшова РАН, академик Роберт Нигматулин. Позже в ведущих научных журналах РАН были опубликованы его фундаментальная статья («Вестник РАН», № 8, 2010) и обширное интервью («Наука в России», № 4, 2010) по этой же проблематике. За несколько дней до начала мексиканского саммита корреспонденту «НГ-науки» удалось получить интервью у академика Роберта НИГМАТУЛИНА по многим острым вопросам этой актуальной тематики.

– Роберт Искандерович, каковы научные рамки этих споров вокруг изменения климата, подхваченных политиками?

– Особенности современных изменений климата тревожат ученых отнюдь не меньше, чем политиков. Изменение климата, его потепление, антропологическое влияние на климатические процессы вследствие бурного роста промышленности и сельского хозяйства, вырубка лесов – самые обсуждаемые темы экологической науки. Вы спрашиваете, какова фактическая сторона вопроса? Я приведу конкретные научные данные.

Также в разделе:

Внеземная жизнь подбирается к нашей планете

Вероятно, NASA обнаружит на Луне, Марсе или же на обоих этих небесных телах предметы искусственного происхождения

Мир пока не осознал серьезности грядущих природных аномалий.

В течение ХХ века имело место потепление на 0,75 градуса за 100 лет, которое усилилось с 1950 года и составило 0,5 градуса. Примерно таково же повышение средней температуры разных континентов и океанов, хотя ее рост значительнее над континентами, чем над Мировым океаном. В северных широтах в два раза больше, чем в тропиках. Происходит интенсивное таяние льдов Арктики и Гренландии.

С термодинамической точки зрения это потепление характеризуется очень малыми величинами, в истории нашей планеты были гораздо большие скачки. Но если в течение ХХI века оно продолжится и будет даже ускоряться, последствия могут оказаться существенными. Ведь изменение температуры тела человека всего на 0,5 градуса – с 36,7 до 37,2 – свидетельствует о болезни. Малое повышение температуры может повлиять на развитие болезнетворных вирусов, бактерий, на производство зеленой массы на суше и в океане. А зеленая масса, в частности, поглощает углекислый газ и возвращает кислород в атмосферу.

Наука накопила огромный материал об изменениях климата в течение миллионов лет, о всевозможных циклах этих изменений, о влиянии планет на эти процессы. Но я не могу подтвердить, что мы имеем сегодня современную теорию климата или стройную безупречную концепцию об изменениях климата. Более того, мы можем предвидеть, что будет с климатом через 100–200 лет, но не можем сказать точно, что ожидает в этой сфере последующее поколение землян хотя бы в середине текущего века. Это в известной степени напоминает социально-экономическую политику нашего правительства, которая выдвигает многочисленные программы развития на 15–20 лет, но не может сказать что-либо конкретное на ближайшие два-три года, то есть завтра или послезавтра.

– Вернемся к современным реалиям, в частности к циклам атмосферного и океанического углерода, на чем держится жизнь нашей планеты.

– Мировой океан вместе с континентальной сушей ежегодно выбрасывает в атмосферу порядка 100 миллиардов тонн углерода в виде углекислого газа, СО2. Почти такое же количество поглощает океан, то есть возвращается из атмосферы.

– Какова доля антропогенного фактора в этом красивом кругообороте?

– Человечество ежегодно сжигает свыше 10 миллиардов тонн условного топлива и выбрасывает в атмосферу порядка 20–30 миллиардов тонн диоксида углерода. Это может приводить к дисбалансу углекислого газа в системе «атмосфера – океан». Может ли этот дисбаланс стать важным параметром влияния на изменения климата? Спор, по существу, идет вокруг этих цифр.

Более важный вопрос. В океане содержится в 50 раз больше углекислого газа, чем на суше, это означает, что небольшие колебания в его «дыхании» могут драматически менять ситуацию. Как уже я отмечал, тепло- и массообмен океана и атмосферы изменчивы во времени и пространстве. В средних и субполярных широтах океан в основном «изымает» углекислый газ из атмосферы, в тропических – «возвращает». Отсюда возникает другая практическая проблема, которая не учитывается в глобальных исследованиях, а именно: изменение климата происходит в различных регионах по-разному – нередко в противоположных направлениях. Мы в этом убедились, когда на ученом совете Института океанографии РАН специально обсуждали этот вопрос с приглашением ведущих климатологов из Уральского региона и Киргизии.

Недавно я получил конфиденциальную информацию из Международной академии мусульманских государств, объединяющих ученых из 35 государств, где члены академии выражают крайнее недовольство состоянием изучения изменения климата в крупнейших регионах планеты. Ученые разрабатывают проект создания собственного регионального центра по изучению изменения климата, причем они намерены пригласить 200–250 ведущих климатологов.

– Стоит задуматься, ведь речь идет о регионе с населением порядка полутора миллиардов человек, в составе которого – нефтяные короли ОПЕК и арабского мира. Как реагирует Мировой океан на потепление климата?

– По данным исследований последних 50 лет, океанские воды монотонно прогреваются. Происходит очень незначительное повышение уровня Мирового океана – порядка 2–3 миллиметров в год, главным образом за счет таяния льдов и теплового расширения воды. Это тревожит прежде всего островные государства, находящиеся на уровне 1,5–2 метров над уровнем моря.

В этой связи хочу заметить, что по историческим масштабам совсем недавно – примерно 25 тысяч лет тому назад – уровень океана был на 120 метров ниже, чем сегодня. После этого в течение 15 тысяч лет он поднимался со скоростью 8–10 миллиметров в год – без какого-либо участия антропогенного фактора, только за счет природных сил. И для живущих тогда людей это не имело большого значения, поскольку они не строили крупных сооружений на побережьях. Нынешняя скорость подъема в целом небольшая, тем не менее в конце нынешнего века может создать серьезные проблемы для многих современных государств.

– В этом году резкой критике подверглась деятельность межправительственной организации ООН ICPP (кстати, Нобелевского лауреата истекшего года), занимающейся в последнее десятилетие математическим моделированием климатических процессов. Каково ваше отношение к деятельности этой организации?

Уходящий под воду в результате глобального потепления мир – это пока еще только инсталляция.

– Математическое моделирование климатических процессов, о котором вы говорите, основано на трехмерных дифференциальных уравнениях Рейнольдса. Эти уравнения решаются для океана и атмосферы, имея в виду реальную топографию дна и суши. На межфазных границах (атмосфера–океан, атмосфера–суша) используются эмпирические формулы для теплообмена и трения между воздухом и жидкостью, между воздухом и твердой сушей. Решения ищутся на трехмерной конечно-разностной сетке в объеме океана и атмосферы с помощью численных кодов для суперкомпьютеров. Чем мельче размер ячеек, тем точнее и детальнее решение, но тем мощнее должен быть компьютер. Современные компьютеры позволяют осваивать десятки миллионов ячеек с размерами порядка 10–100 километров по всей поверхности Земли, а по вертикали – до одного километра.

Это была первоначальная задача, согласно расчету которой исследователи пришли к выводу о том, что потепление продолжится и что антропогенный фактор имеет существенное значение. Предварительные выводы: к 2030 году глобальная температура увеличится на один градус; к концу века в зависимости от эмиссии, углекислого газа – на 2–4 градуса. Причем максимальный рост температуры прогнозируется на суше и в высоких широтах. В частности, в Арктике к 2030 году – на 2 градуса, к концу века – на 7,5 градуса. Эти расчеты совпадают с нашими независимыми прогнозами об увеличении осадков в высоких широтах и их уменьшении в субтропиках.

Но без коренной модернизации математической модели этот путь не позволит получить абсолютно достоверные результаты по ряду причин, о которых я подробно рассказывал в упомянутой статье. В частности, нужны более мощные суперкомпьютеры (в перспективе, возможно, квантовые), способные осваивать миллиарды ячеек, на которых можно будет использовать более детальные сетки с ячейками размером 1–10 километров по горизонтали и 10–100 метров по вертикали, что должно повысить точность расчетов неоднократно.

К тому же расчет на 20–30 лет вперед требует несколько миллионов шагов и слишком много времени. Для преодоления этой проблемы (малые изменения средних величин при большом количестве периодических изменений) я предлагаю использовать метод усреднения Н.Н.Боголюбова с выделением медленных и быстрых переменных.

Уходящий под воду в результате глобального потепления мир - это пока еще только инсталляция.

– Что делать в связи с угрозой изменения климата, если предположить, что антропогенный фактор является существенным?

– Анализ антропогенного воздействия пока недостаточно полон и занимает очень мало места по сравнению с природными факторами, чтобы принимать глобальные макроэкономические решения. Но такой анализ крайне актуален и необходим, поскольку увеличение сжигания топлива и эмиссия углекислого газа в ближайшие 20–30 лет будут продолжаться. Ведь население Земли растет быстрыми темпами и уже приближается к 7 миллиардам.

Что касается декларативных призывов сократить выбросы углекислого газа, то следует иметь в виду, что сегодня 90% антропогенной эмиссии СО2 обусловлено обеспечением энергией 25% населения «золотого миллиарда» Земли – жителей индустриальных стран. Это Северная Америка во главе с США, Европа (вместе с Россией), Китай, Япония, Южная Корея и еще около десятка стран. Для 75% жителей планеты главная проблема – преодоление бедности путем индустриализации, то есть за счет сжигания угля и углеводородов.

Что касается России, то нужно развеять существующий в мире миф, якобы она тратит избыточно много энергии. Никто не учитывает, что после деиндустриализации конца ХХ века в России потребление энергии сократилось в два раза. Мои собственные расчеты говорят о том, что потребление энергии на душу населения в США составляет почти 9 тонн (в нефтяном эквиваленте), в странах Европейского союза – около 4 тонн, а в России – всего 2 тонны! Отсюда неумолимый вывод: сокращение эмиссии углекислого газа и других вредных веществ в первую очередь должно осуществиться в богатых странах за счет самоограничения в потреблении и роста энергоэффективности.

– Каковы задачи науки в этой ситуации?

– Наука должна содействовать адаптации общества к меняющейся климатической ситуации, будь это потепление или похолодание. Необходимо разработать новые научные подходы к энергопотреблению. Нам нужно четко представлять то обстоятельство, что даже незначительные температурные варьирования повлияют на природный кругооборот материи, на биологические системы, в том числе на жизнедеятельность болезнетворных микроорганизмов, вызывающих пандемии.

Для нас, профессионалов, самое главное – накапливать знания о жизни нашей планеты, в частности о взаимодействии океана и атмосферы, – без этой основы любые дорогостоящие мероприятия обернутся провалом, - пишет "НГ".