big-archive.ru

Большой информационный архив

                       

Возможности искусственного воздействия на погоду и климат

Проблема искусственного воздействия на атмосферные процессы в целях изменения погоды и климата в настоящее время так же занимает человека, как и прогноз погоды. Очевидно, важнее уметь воздействовать на развитие атмосферных процессов и уничтожить возможность зарождения вредных явлений погоды, чем их прогнозировать. Оставляя в стороне вопрос о том, можно ли будет когда-либо в будущем добиться точного прогноза погоды даже с суточной заблаговременностью, скажем лишь, что любой даже самый точный прогноз может быть лишь предупреждением о наступлении опасного явления погоды. Очевидно, лучше исключить действие опасного явления, чем предусмотреть его появление. Как бы заблаговременно ни было предупреждено население о засухе или суховее, все равно они нанесут ущерб сельскому хозяйству, который в лучшем случае можно лишь уменьшить, выполнив необходимые агротехнические мероприятия. То же относится к граду и заморозкам, гололеду, вызывающему обрыв проводов и нарушение связи, ураганным ветрам и т. п. Не удивительно, что еще в далеком прошлом человеческая мысль работала над поисками способов оказать влияние на развитие атмосферных процессов.

Изменение погоды, как и возникновение многих опасных атмосферных явлений, зависит главным образом от общециркуляционных процессов, а местные географические условия вносят лишь небольшие коррективы. Следовательно, чтобы предотвратить вред, который несет грозное явление погоды, необходимо оказать воздействие на атмосферу и изменить ход развития происходящих в ней процессов. Возникает вопрос, располагает ли человек такими возможностями. Чтобы ответить на этот вопрос, рассмотрим энергетические ресурсы атмосферы и возможности человека.

Развитие атмосферных процессов, как и формирование погоды и климата, вызвано главным образом поступлением солнечной энергии на поверхность земли. Неравномерность поступления ее в различных широтных зонах земного шара (больше на экваторе и в тропиках, меньше в высоких широтах) порождает атмосферную циркуляцию большого масштаба, которая стремится путем переноса огромных масс холодного и теплого воздуха вдоль меридианов выровнять температурные различия между высокими и низкими широтами Земли. Кроме того, даже в одной и той же широтной зоне поступающая солнечная радиация осваивается неодинаково, что объясняется различием физических свойств подстилающей поверхности. Материки и океаны, леса и пустыни, снежная и бесснежная поверхность земли неодинаково поглощают и отражают солнечную радиацию. В результате порождается циркуляция атмосферы малого масштаба, например сезонные ветры между материками и океанами (муссоны), морем и берегами (бризы), горами и долинами (горно-долинный ветер) и т. п.

Проекты преобразования климата. Так как характер атмосферной циркуляции зависит от физических свойств поверхности земли, то многих занимал вопрос, нельзя ли путем изменения свойств подстилающей поверхности добиться изменения атмосферной циркуляции, а следовательно погоды и климата. Подобных проектов было много. Здесь мы приведем лишь наиболее интересные из них.

Известный норвежский ученый Фритиоф Нансен в свое время предложил отеплить климат Арктики и прилегающих районов. По замыслу автора, если расширить узкий Берингов пролив, то теплые воды Куро-Сиво продолжат свой путь в Арктику, вызовут здесь повышение температуры и уменьшение ледовитости. Иначе говоря, в восточной части Арктики создадутся условия, аналогичные Западной Арктике, омываемой теплыми водами Гольфстрима. В результате повышения температуры в Арктике уменьшатся контрасты температуры экватор — Северный полюс, произойдет ослабление меридиональной циркуляции воздуха и на значительном пространстве климат улучшится.

В другом проекте, наоборот, предлагается закрыть Берингов пролив. По замыслу его автора, это должно привести к потеплению климата Дальнего Востока, так как с закрытием пролива льды Арктики не будут иметь доступа к югу.

Позднее идея потепления Арктики была развита. В частности, предлагалось перекрыть плотиной Берингов пролив и насосами перекачать теплые тихоокеанские воды в Северный Ледовитый океан в больших объемах, чем это осуществляется в существующих условиях. В результате произойдет повышение температуры арктических вод и потепление климата. К тому же предлагалось созданную плотину использовать в качестве моста для построения железной дороги между Азией и Северной Америкой.

Аналогичен проект, суть которого состоит в ликвидации льдов и отеплении Арктики (П. М. Борисов). Для этого предлагается установить насосы и увеличить выброс арктических вод через Берингов пролив в Тихий океан. Тогда возрастет перенос теплых вод из Атлантики в Арктику и далее в Тихий океан. В результате льды растают, Арктика потеплеет, а климат на значительной части Земли изменится. Автор придает большое значение циркуляции вод в Мировом океане, которой объясняет изменение общей циркуляции атмосферы Земли. Следовательно, климат можно коренным образом улучшить, если увеличить адвекцию тепла в Арктический бассейн и север Тихого океана.

Представляет интерес и проект отепления климата Дальнего Востока путем изменения русла реки Амур (П. И. Колосков). По мысли автора, сток вод многоводного Амура в узкую часть Татарского пролива ослабляет проникновение ветви теплого течения Куро-Сиво в Охотское море. Если изменить русло Амура, то могут создаться условия для усиления протока этих теплых вод через Татарский пролив в Охотское море. Это приведет к общему отеплению климата Дальнего Востока.

Есть много других проектов. Среди них обводнение Африки (Сахары), уменьшение зеркала Средиземного моря, усиление теплого течения Гольфстрим и др. Но они также основаны на приближенных расчетах. И не всегда очевидна необходимость их практического осуществления.

В заключение познакомимся с проектом изменения климата, разработанным в Главной геофизической обсерватории им. А. И. Воейкова (М. И. Будыко). На основании теоретических расчетов показана возможность уничтожения ледяного покрова Северного Ледовитого океана, который появился в эпоху оледенения. Согласно теории, можно растопить льды Арктики, если уменьшить отражательную способность их поверхности — альбедо. Для этого достаточно загрязнить поверхность льда с помощью черного порошка. Из этих расчетов следует, что если весь лед Арктики растопить, то вновь устойчивый ледяной покров уже не сможет образоваться. Возникающие зимой льды будут исчезать летом под действием радиации солнца, которое в это время года в Арктике не заходит.

Как видим, в этих проектах ставятся задачи изменения погоды и климата как на ограниченной территории, так и в масштабе северного полушария. Хотелось лишь заметить, что если основные расчеты были бы даже верны, то и в этом случае возникает вопрос, нужно ли в таких грандиозных масштабах изменять климат и станет ли от этого человечеству лучше. Здесь мы оставим в стороне вопрос о технических возможностях реализации того или иного проекта, ибо в век стремительного технического прогресса то, что сегодня является невозможным завтра может быть осуществлено. Следует сказать лишь, что при современном расположении очагов тепла и холода (льдов Северного Ледовитого океана, холодных и теплых океанических течений) уже установилась циркуляция атмосферы планетарного масштаба, которой обусловлены существующие климаты Земли. Очевидно, необходимо разработать теперь методы расчетов тех изменений общей циркуляции атмосферы, а соответственно и климатов, которые произойдут при реализации различных проектов. При этом следует учесть, что существенные изменения климата произойдут в умеренной зоне и субтропиках северного полушария, являющихся житницей человечества.

Энергетические ресурсы на земном шаре. Человеческая мысль всегда была направлена на изыскание новых видов энергии. Но до настоящего времени использовались лишь запасы энергии, созданные Солнцем, поскольку уголь и нефть — это концентрированная солнечная энергия, запасенная растениями в течение многих миллионов лет.

Другими видами энергии являются гидроэнергия рек и энергия ветра. Гидроэнергия также создается Солнцем, поскольку в процессе влагооборота в атмосфере важную роль играет испарение воды с океанов и материков.

Огромную энергию таит в себе и ветер (воздушные течения). Согласно подсчетам энергия ветра в 3 тысячи раз превосходит энергию угля, сжигаемого на земном шаре. Однако этот вид энергии использовать трудно. Современные ветряные двигатели позволяют израсходовать лишь самую ничтожную часть энергии ветра.

Количество солнечной энергии, расходуемой на различные природные процессы, равно 50 ккал на 1 см2 в год, а количество энергии, используемой человеком за год, равно всего 0,02 ккал на 1 см2, т. е. в тысячи раз меньше. Из данных сравнений следует, что человечество использует ничтожную долю поступающей солнечной энергии. А количество ее огромно. Достаточно сказать, что 1 км2 земной поверхности получает за день 2∙109 ккал, или 2 млрд. ккал тепла. Значительная часть солнечной энергии идет на формирование погоды и климата, а человек может использовать лишь ничтожную долю этой энергии. Правда, в больших городах на 1 км2 затрачивается такое количество энергии, которое можно сравнить с поступающей солнечной энергией на ту же площадь. Но это пока лишь редкие и небольшие оазисы.

То же можно сказать и о концентратах атомной энергии. Данные показывают, что при мощных атомных взрывах выделяется большое количество энергии. Известно, что при взрыве водородной бомбы в воздух поднимается огромный огненный шар. Содержащийся в воздухе водяной пар конденсируется и образуется известное грибовидное облако. По существу обычное кучевое облако, какое мы наблюдаем часто летом, возникает подобным же образом, с тем лишь различием, что при взрыве бомбы процесс облакообразования происходит весьма быстро, а кучевое облако образуется сравнительно медленно. А главное, при формировании кучево-дождевого облака и его развитии по вертикали окружающий влажный воздух из нижних слоев постепенно втекает в область восходящих потоков, чем и обеспечивается непрерывная конденсация влаги и выпадение ливневых осадков.

Чтобы с помощью водородных бомб обеспечить выпадение среднего по количеству ливневого дождя, было бы необходимо взрывать их через малые промежутки времени. Это означает, что на создание обычного ливневого дождя в атмосфере расходуется энергия, сравнимая с энергией, выделяющейся при взрыве большой серии водородных бомб, не говоря о том, что взрывы атомных бомб приводят к загрязнению и отравлению воздуха.

Расчеты показывают, что на формирование нескольких слаборазвитых кучевых облаков в течение 3—4 часов затрачивается атмосферой энергия, равная 1011 ккал (100 млрд. ккал). Такое количество энергии за это время могут выработать двадцать гидроэлектростанций, равных по мощности Куйбышевской ГЭС. А чтобы создать ветер со скоростью 20 м/сек на протяжении 200 км в течение 3—4 часов, необходимо затратить энергию, в 10 раз большую, чем на создание вышеупомянутых кучевых облаков.

Короче говоря, на самые небольшие по масштабам атмосферные процессы затрачивается колоссальное количество энергии. Что касается таких крупных процессов, как создание циклонов и антициклонов или смена их, а тем более преобразование полей давления и воздушных течений в больших масштабах, то затрата энергии на них во много раз превосходит современные возможности человечества.

Очевидно, после овладения методами эффективного использования солнечной энергии, как и другими видами энергии, человек будет иметь возможность воздействовать на атмосферные процессы в широких масштабах. Можно полагать, что овладение управлением термоядерных процессов — более близкая задача. И в этом случае запасы энергии также существенно возрастут. При термоядерной реакции, как и взрыве водородной бомбы, происходит синтез атомного ядра гелия из ядер легких элементов, в частности водорода. Это сопровождается выделением значительного количества энергии. Например, при превращении 1 кг тяжелого водорода в гелий выделяется энергия, равная энергии сгорания 40 тыс. т каменного угля. Чтобы оценить ресурсы этого вида энергии, достаточно сказать, что в 1 л воды содержится тяжелый водород, равный по количеству энергии 400 кг нефти.

Однако современные энергетические возможности еще недостаточны и не приспособлены для практического применения (в смысле вредности радиоактивного излучения), чтобы с их помощью можно было влиять на изменение атмосферных процессов. Эти соображения могут привести к выводу, что, поскольку человечество не располагает подобными источниками энергии, оно не в состоянии оказывать воздействие на метеорологические процессы, а следовательно, не может изменять погоду. Но это не совсем верно.

 

Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава

 

                       

  Рейтинг@Mail.ru    

Внимание! При копировании материалов ссылка на авторов книги обязательна.