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.