Климат в прошлом и будущем и управление им

И всё же мечта сохранилась: постоянно возникают проекты по управлению климатом, которые, возможно, будут воплощены в жизнь. Только не следует забывать, что такая технология может служить не только мирным, но и военным целям…

Потепление и таяние льдов

СМИ давно переняли у Голливуда дурную привычку по любому поводу вопить о катастрофе, которая вот-вот грянет, после чего наступит «конец света». Но не все страшилки, которые ежедневно преподносят нам газеты и телевидение, относятся к чистым выдумкам. На отдельные тревожные прогнозы стоит обратить внимание.

Среди главных угроз нашего времени называют глобальное потепление, которое может серьёзно нарушить тепловой баланс между Землёй и космосом. Считается, что его причиной стали промышленные выбросы, которые усиливают естественный парниковый эффект атмосферы. По некоторым расчётам, если выбросы будут расти прежними темпами, через сто лет среднегодовая температура на Земле повысится на 2,5–3°.

Распространено заблуждение, будто в результате глобального потепления наступит адская жара, а льды Арктики и Антарктики растают, серьёзно повысив уровень Мирового океана. Опасность потопа сильно преувеличена: если даже все льды на Земле, включая реликтовые, вдруг растают, уровень океана поднимется не более чем на 75 метров. Понятно, что города типа Нью-Йорка, находящиеся в прибрежной зоне, окажутся под водой, но достаточно взглянуть на физическую карту, чтобы убедиться: суши останется предостаточно.

Впрочем, и такого катастрофического варианта ждать не нужно. Да, арктические плавающие льды тают, но от этого уровень воды в Мировом океане не повысится ни на сантиметр (в этом легко убедиться с помощью простейшего эксперимента: бросьте в стакан с водой кусочек льда, замерьте уровень, а потом ещё раз, когда лёд растает).

То же самое происходит и в Антарктиде — под воздействием тёплых течений тают шельфовые льды, которые и так входят в объём океана и не могут поднять его уровень. В континентальной части Антарктиды температура даже в летнее время не превышает –27 С, так что общая масса льдов, покрывающих материк, не менялась на протяжении десятков тысяч лет.

Проблему представляет только Гренландский ледовый щит. Если все льды там вдруг растают, это может поднять уровень Мирового океана на 7 метров. Но и такое таяние не произойдёт мгновенно, а растянется на целое тысячелетие. Согласно математическим моделям, при самом жутком сценарии вода будет прибывать на пару сантиметров в год, что позволит нам легко приспособиться к изменениям. Кстати, человечество помнит период, когда Гренландия на самом деле была «зелёной страной». С точки зрения норманнов, которые населяли её до начала похолодания в XVII веке, как раз мы, люди XXI века, живём при «катастрофической» ситуации.

Таяние гренландских льдов может спровоцировать ещё один процесс климатических изменений, последствия которых пока не просчитываются. Известно, что сравнительно мягкий климат Европы обусловлен благоприятным воздействием мощного атлантического течения Гольфстрим, которое берёт начало у Багамских островов и несёт экваториальное тепло на северо-восток. Если на широте 60° в Канаде преобладает тундра, в которой пасутся только олени и бизоны, то в Европе на той же широте находятся лиственные леса и поля, развито животноводство, а в Шотландии, которая расположена в непосредственной близости от Гольфстрима, даже можно найти пальмы!

Интенсивное таяние Гренландского ледового щита приведёт к тому, что с севера начнут поступать массы холодной и пресной воды — и Гольфстрим отклонится к югу. Соответственно, Европа начнёт «остывать». Одни учёные полагают, что Европа сравняется с Россией по климату уже в ближайшие годы, другие — что перемены станут ощутимыми лишь через два-три десятилетия.

Такое локальное похолодание тоже не выглядит чем-то принципиально новым. В начале XIV века Гольфстрим уже менял направление, после чего в Европе начались сильные дожди и длинные холодные зимы. Несколько лет крестьяне не могли собрать нормальный урожай. В Англии, Германии и северной Франции вымерзли фруктовые сады. Начался массовый голод, спровоцировавший крестьянские восстания. К 1370 году климат выровнялся, и голод прекратился, но «Малый ледниковый период» продолжался до XIX века.

Впрочем, есть надежда, что благодаря новейшим сельскохозяйственным технологиям современное европейское общество без труда одолеет напасти, связанные с временным похолоданием.

Межледниковый период

Борцы за экологию предлагают остановить климатические изменения, снижая промышленные и транспортные выбросы. Однако многие развитые державы не спешат присоединиться к инициативе, потому что связь между выбросами и глобальным потеплением окончательно не доказана.

Учёные много лет изучают керны льда, взятые вблизи антарктических станций «Восток» и «Конкордия». По содержанию изотопов в этом древнем льду можно установить, как изменялась температура окружающей среды на протяжении сотен тысяч лет. Оказалось, что глобальные потепления и похолодания происходили на Земле регулярно — задолго до появления промышленности. Например, 140 тысяч лет назад потепление было куда более значительным, чем сегодня.

Также учёные выявили прямую зависимость между периодами похолоданий-потеплений и колебаниями земной орбиты — «циклами Миланковича» (названы в честь сербского астрофизика Милутина Миланковича).

С периодичностью около 93 тысяч лет под воздействием притяжения Солнца и других небесных тел орбита Земли становится то более вытянутой, то более круговой. Кроме того, земная ось поворачивается, описывая в течение 26 тысяч лет правильный конус (прецессия), а с периодичностью в 41 тысячу лет меняется угол наклона оси к плоскости орбиты (нутация). Комбинация этих изменений сказывается на количестве получаемого Землёй тепла и, соответственно, на его распределении по поверхности планеты. Когда в высоких (близких к полюсам) широтах на Землю поступает больше солнечного тепла, происходят очередные климатические сдвиги.

Современное глобальное потепление началось около 12 тысяч лет назад и пока ещё не достигло своего пика. Учёные расходятся в мнениях о его продолжительности, но завершится оно не позднее чем через 20 тысяч лет.

Солнце также может внести неожиданный вклад в изменение климата. Заведующий лабораторией космических исследований Пулковской обсерватории Хабибулло Абдусаматов утверждает, что наша планета прошла пик глобального потепления ещё в конце XX века. Он был обусловлен аномально высоким уровнем светимости Солнца. Сейчас, по мнению учёного, активность светила идёт на спад и достигнет своего минимума в 2041 году. Именно тогда начнётся глубокое похолодание на планете. Поскольку тепловая инерция Мирового океана несколько отдалит процесс остывания Земли, пик похолодания надо ожидать не ранее середины века.

Получается, твёрдо ответить на вопрос, какие именно климатические изменения нас ждут в ближайшем будущем, современная наука не способна. Очевидно одно: катаклизм неизбежен, и встретить его надо во всеоружии.

Искусственные леса

На климат Земли оказывают влияние самые разные факторы: активность Солнца, извержения вулканов, таяние льдов, океанские течения, дрейф материков. Все эти масштабные процессы с трудом поддаются учёту, контролировать их мы не в силах. Однако не стоит недооценивать и влияние биосферы, которую человечество давно умеет видоизменять. Например, с помощью лесов.

Леса поглощают и удерживают углекислый газ, превращая его посредством фотосинтеза в углерод, который хранится в древесине, растительности и почве, — этот процесс называется секвестрацией (связыванием) углерода. Согласно исследованиям, мировой лес с почвами содержат свыше триллиона тонн углерода, что в два раза больше его же количества в атмосфере. С другой стороны, ежегодно в результате уничтожения лесов в атмосферу выбрасывается почти шесть миллиардов тонн углекислого газа.

Для сохранения экологического баланса необходимо удержать связанный углерод и предупредить его попадание в атмосферу. Сделать это можно двумя способами: сократить вырубки или расширить насаждения. Расчёты показывают, что если принять программу восстановления лесов сейчас, то в течение ближайших пятьдесят лет можно связать до 15% от общего объёма углерода, выбрасываемого в атмосферу промышленностью.

Пока ведущие державы мира ещё только обсуждают перспективы восстановления лесов, африканцы начали действовать. «Великая зелёная стена» пройдёт через одиннадцать стран — Сенегал, Мавританию, Мали, Буркина-Фасо, Нигер, Нигерию, Чад, Судан, Эритрею, Эфиопию и Джибути. Общая длина растительного пояса составит почти 7800 километров, а ширина — 15 километров.

Ботаники отобрали 37 видов растений для будущей «Великой зелёной стены». В основном это местные деревья, отличающиеся устойчивостью к засухе. Они должны остановить выветривание и эрозию почвы, а также насытить грунт дождевой водой. Лес преобразит окрестности, изменит локальный климат, что поспособствует росту пастбищ.

В пользе проекта никто не сомневается, но с его финансированием всегда было туго. Проект удалось сдвинуть с мёртвой точки благодаря решительным действиям правительства Сенегала. Не дожидаясь соседей, там высаживают первые деревья будущего трансконтинентального леса.

Зелёная Сахара

Фантазия художника о прошлом. Или будущем

Девять тысяч лет назад на месте современной пустыни Сахара была плодородная степь с обширными озёрами. Древние фрески Тассили в Алжире запечатлели для нас её обитателей — слонов, бегемотов, носорогов, буйволов, антилоп. Куда они все подевались? Распространено мнение, что главной причиной опустынивания стала человеческая деятельность, вызвавшая экологическую катастрофу. Другая гипотеза гласит, что пустыня образовалась внезапно, за два-три столетия, из-за изменения воздушных потоков.

Однако новейшие исследования геологов, изучивших осадочные породы в солёном озере Йоа на северо-востоке Чада, показали, что оба предположения неверны. Из-за циклических колебаний орбиты Земли в северном полушарии начал меняться климат, и в Сахаре стала высыхать почва — сначала медленно, а потом всё быстрее и быстрее. Там стала исчезать растительность и запустился самоподдерживающийся процесс: чем меньше растительности, тем больше солнечных лучей отражает поверхность суши, вследствии чего над ней создаётся зона высокого давления и дождей выпадает ещё меньше. 2700 лет назад процесс завершился, и огромные плодородные территории исчезли навсегда.

Как это делали в СССР

Плакат тех времён

В 1948 году руководство Советского Союза озаботилось проблемой преобразования природы. К исполнению был принят план по созданию искусственных насаждений, водоёмов и каналов, призванный устранить засуху, которая часто приводила к потере урожая и голоду. Центральной частью плана было создание глобальной сети лесных полос шириной от 6 до 200 метров и общей протяжённостью 5320 километров, охватывающих огромные территории южных и юго-восточных районов страны, включая Северный Кавказ. Лесополосы должны были защитить поля от суховеев и удержать влагу в почве. Завершение масштабных работ намечали на 1965 год.

Для исполнения плана был создан институт «Агролеспроект». По его проектам лесами покрылись четыре крупных водораздела бассейнов Днепра, Дона, Волги, Урала, европейского юга России. Первая защитная лесополоса вытянулась от уральской горы Вишнёвая до побережья Каспия — на тысячу километров! В выполнении плана участвовало практически всё крестьянство страны: верховья оврагов и балок обсаживались деревьями, устья оврагов закреплялись плетнями, в естественных ложбинах сооружались пруды. Для поддержания малых рек были построены запруды с водяными мельницами и электростанциями.

Однако была допущена стратегическая ошибка — план предписывал посадку деревьев новым «квадратно-гнездовым» способом, из-за чего большая их часть погибла. Там, где инструкции были нарушены, лесополосы сохранились вплоть до XXI века. В 1954 году план преобразования природы был свёрнут в пользу программы по освоению целинных земель.

Управление облаками

Другой способ влияния на климат — управление облаками. Это помогает перераспределить влагу и тепло, поступающие из космоса. Хотя проекты воздействия на облака выдвигались на протяжении всего ХХ века, человечество пока научилось только рассеивать тучи достаточно примитивным и дорогостоящим способом.

Специальный самолёт, проходя через облачный фронт, рассыпает твёрдую измельчённую углекислоту или выпускает дым с йодистым серебром. В облаках создаётся сильное охлаждение и пересыщение, что приводит к кристаллизации, и в конце концов облака проливаются дождём над заданным районом. Тем же самым способом можно воздействовать и на туманы, причём самолёт тут не нужен — достаточно наземного генератора.

Но если нужно не рассеивать, а, наоборот, создавать облака? Оригинальный способ придумал профессор Джон Лэтем. Однажды он прогуливался со своим сыном Майком в горах Северного Уэльса. И сын спросил: почему облака, которые находятся высоко, светлые, а нижние темнее? Профессор объяснил: верхние облака отражают свет, и тем, что ниже, его достаётся меньше.

Тогда учёного осенило, что, в принципе, эту природную особенность можно использовать во благо человечества, повысив отражательную способность (альбедо) верхнего слоя облаков и остановив таким образом глобальное потепление. Джон Лэтем проделал предварительные расчёты и убедился: чтобы вернуть среднегодовые температуры на «докризисный» уровень, необходимо увеличить отражательную способность облачного слоя на 3%. Казалось бы, величина небольшая, однако с учётом того, что речь идёт о планетарном масштабе, то размах работ может оказаться неподъёмным для человечества…

Размышляя о том, как проще всего увеличить яркость облаков, Джон Лэтем решил, что тут идеально подходит морская вода — повышенная концентрация соли в облаках вызовет нужный эффект. Профессор Стивен Солтер из Университета Эдинбурга, которому Лэтем обрисовал свой план, предложил сделать фабриками «солёных» облаков специальные морские суда, использующие силу ветра. Преобразователями энергии для них служат не паруса, а роторы Флеттнера — вертикальные цилиндры с лопастями, вращающиеся под действием ветра, причём энергия расходуется не на движение судов, а на создание искусственных туч.

Согласно опубликованному проекту, плавучие фабрики облаков невелики — около 20 метров в длину; такова же высота генерирующих труб. Однако они довольно дороги — каждая такая фабрика обойдётся в два миллиона долларов. При этом их нужно построить не менее тысячи, то есть весь проект, если он будет реализован, потребует привлечения двух миллиардов долларов. А поскольку управлять судами-фабриками будет автоматизированная система через специальные спутники, то общую стоимость проекта трудно определить.

Космическая линза

Повлиять на климат можно и если воздействовать на Землю из космоса. Основоположники космонавтики, включая Константина Циолковского и Германа Оберта, полагали, что когда-нибудь появятся орбитальные станции, которые посредством «тепловых» лучей растопят арктические льды, будут рассеивать ураганы, изменять направление океанских течений и тому подобное. Ожидания оказались завышенными: сегодня мы знаем, что орбитальные станции обладают весьма ограниченными ресурсами и никак не могут влиять на подобные масштабные процессы.

Однако инженерная мысль не стоит на месте. Амбициозный проект по глобальному управлению климатом недавно предложил профессор астрофизики и физики плазмы Грегори Бенфорд, известный ещё и как писатель-фантаст. Правда, его идея, если её когда-нибудь реализуют, обойдётся мировому сообществу в гораздо более крупную сумму, чем флотилия судов-фабрик, — в 20 миллиардов долларов!

Учёный предложил построить из подходящего материала вогнутую рассеивающую линзу Френеля с поперечником в 1000 километров, но толщиной всего несколько миллиметров и поместить её в точке Лагранжа L1 системы Земля-Солнце (то есть в точке, где линза будет всегда оставаться неподвижной относительно планеты и светила). Для поддержания формы колоссальную линзу придётся вращать, так что по её периметру необходимо закрепить большое количество реактивных двигателей — они же поддержат правильную ориентацию сооружения и будут препятствовать его случайному дрейфу в пространстве.

Космическая линза уменьшит количество солнечного света, доходящего до нашей планеты, всего на 1%, но этого будет достаточно, чтобы компенсировать рост среднегодовой температуры. Бенфорд полагает, что на базе существующих технологий проект может быть реализован в течение десяти лет. На создание и размещение линзы потребуется 10 миллиардов долларов; ещё столько же земляне потратят на её обслуживание.

Кстати, учёный убеждён, что все наши попытки перейти на альтернативные источники энергии обречены на провал. По его расчётам, чтобы остановить глобальное потепление, нужно в течение 25 лет ежедневно (!) заменять одну обычную электростанцию на одну атомную. Любому понятно, что такая замена не оздоровит экологическую обстановку, а только ухудшит её.

Климатическое оружие

Любая развитая технология имеет двойное применение. И всё чаще встречаются упоминания о климатическом оружии. Например, к такому оружию можно отнести способ рассеивания туч, о котором мы говорили выше. Несколько самолётов, используя специально подобранные реагенты, способны рассеять облачность над площадью в несколько тысяч квадратных километров, что вызовет обильные осадки в одних регионах и одновременно — засуху в других.

Длительное применение такого оружия гарантированно подорвёт сельское хозяйство противника. Во время войны во Вьетнаме американцы таким манером вызывали ливни над «тропой Хо Ши Мина» — системой дорог, по которым шло снабжение партизанских отрядов. Правда, эффективность этих мер оказалась близка к нулю — вьетнамцы продолжали отчаянно сражаться.

По мнению аналитиков, куда большую угрозу представляют эксперименты с ионосферой и магнитосферой Земли. На севере США, в 400 километрах от Анкориджа, имеется необычный объект. Огромный участок территории «засеян» лесом из 25-метровых антенн. Так выглядит HAARP (High Frequency Active Auroral Research Program) — центр программы по исследованию ионосферы высокочастотным воздействием. База обнесена колючей проволокой, периметр охраняют вооружённые патрули морской пехоты, а воздушное пространство над ней закрыто. После событий 11 сентября 2001 года вокруг HAARP были развёрнуты противовоздушные комплексы.

Есть версия, что установка HAARP была построена совместными силами ВМС и ВВС США, чтобы изучать возможности боевого применения атмосферных возмущений. Утверждается, что с помощью HAARP можно вызывать искусственные северные сияния, забивать помехами радиолокационные станции, связываться с подводными лодками в океане и даже находить подземные комплексы противника. Кроме того, специалисты, работающие на HAARP, пытаются создать технологии воздействия на атмосферу, позволяющие изменять погоду вплоть до провоцирования стихийных бедствий — мощных ливней, землетрясений, наводнений и ураганов.

Официально HAARP преподносится как научно-исследовательская лаборатория, которая используется для улучшения радиосвязи. Но в программе есть и военная составляющая, строго засекреченная. Воздействию HAARP даже приписывают участившиеся бури и смерчи над Европой и Ближним Востоком.

В Советском Союзе был свой аналог программы HAARP. Его реализация привела к появлению объекта «Сура» в 150 километрах от Нижнего Новгорода. Принадлежал объект Научно-исследовательскому радиофизическому институту — одному из ведущих советских НИИ.

«Сура» была введена в эксплуатацию в 1981 году. На этой уникальной установке были получены интереснейшие результаты, связанные с поведением ионосферы, в том числе открыт эффект генерации электромагнитных волн ионосферы под воздействием коротковолнового излучения, названный позднее по имени основателя лаборатории «эффектом Гетманцева».

На первых порах работы на «Суре» финансировались военным ведомством, но после развала СССР объект потерял оборонное значение. Сегодня объект представляет собой несколько проржавевший, но всё ещё функционирующий научный стенд.

Ураган «Катюша»

Катастрофа, вызванная в 2005 году ураганом Катрина в Новом Орлеане и других городах США, привлекла внимание всего мира. Появились невероятные версии, объясняющие возникновение столь мощного катаклизма. Среди них одна вызвала настоящую сенсацию: американский метеоролог Скотт Стивенс заявил, что разрушительный ураган, унёсший более тысячи жизней, имеет искусственное происхождение!

По утверждению Стивенса, Катрина была направлена на США с помощью разработанного ещё в Советском Союзе секретного климатического оружия, основанного на принципе «электромагнитного генератора», доказательством чему якобы служат необъяснимые помехи, наблюдаемые в радиоэфире на коротких волнах.

Впрочем, словам метеоролога не поверили, поскольку сразу заметили, что он путается в показаниях. Так, в одном интервью Стивенс сказал, что «русские изобрели технологию, вызывающую шторм, в 1976 году и продали её в конце 1980-х годов по меньшей мере в десять государств и организаций». А в другом утверждал, что ураган был искусственно вызван японской мафией в качестве возмездия за атомную бомбардировку Хиросимы.

Учёные, работающие на «Суре», утверждают, что все слухи об использовании подобных установок в качестве климатического оружия не имеют под собой реальной почвы: мощности HAARP не хватит, чтобы сгенерировать даже самый захудалый ураган.

Но лиха беда начало: когда учёные окончательно разберутся, как изменения в ионосфере и магнитосфере влияют на климат Земли, можно ожидать самых непредсказуемых последствий. Остаётся только надеяться, что разум возобладает над агрессией и погодные машины будут использоваться во благо человечеству.