big-archive.ru

Большой информационный архив

                       

Искусственное таяние арктических льдов и его последствия

Проблема искусственного изменения климата Арктики начала занимать ученых совсем недавно. Пожалуй, пионером идеи был известный теперь всему миру советский инженер П. М. Борисов, предложивший около 15 лет тому назад проект строительства плотины через Берингов пролив. В случае реализации этого проекта из Ледовитого океана в Тихий каждые сутки перекачивалось бы 500 куб. км воды, что было бы равнозначно понижению уровня воды в Северном Ледовитом океане на 20 метров в год. Разница в уровнях между Ледовитым и Атлантическим океанами неминуемо изменила бы циркуляцию вод во всем северном полушарии. По мнению автора, теплое Северо-Атлантическое течение должно было продлить свой путь вдоль побережья Арктики вплоть до Чукотки, и повышение температуры воды в Ледовитом океане неминуемо привело бы к растоплению арктических льдов.

Примерно в то же время инженером Шумилиным было сделано аналогичное предложение, предусматривающее перекачку воды из Тихого океана в Чукотское море и использование для потепления Арктики теплого течения Куро-Сиво.

Проект П. М. Борисова широко обсуждался научной общественностью не только в нашей стране, но и за границей и хотя не получил единодушного одобрения, однако привлек внимание многих ученых к этой проблеме. После этого она уже не сходила со страниц научных журналов и не раз обсуждалась на национальных и международных форумах ученых. Последний из таких симпозиумов проведен в США летом 1967 года. Следует отметить, что наряду с теоретическими на таких совещаниях обычно поднимаются вопросы практические. На одном из них стоял, например, вопрос о возможностях реализации проблемы потепления Арктики путем ускорения таяния полярных льдов. В настоящее время уже существует ряд способов решения этой задачи, и, хотя все они достаточно трудоемки, каждый из них в принципе может быть реализован. Выше уже указывалось на один из таких способов, связанный с искусственным созданием совершенно новой системы течений в Северном Ледовитом океане путем перекачки морских вод из одного океана в другой. Этот способ технически вполне обоснован, хотя и связан с огромными затратами электрической энергии. П. М. Борисов по существу предлагает создать систему водяного отопления Арктики. Но при рассмотрении этого проекта возникло серьезное сомнение. Система глубинных течений в Арктике до сих пор не изучена. Вдруг при откачке воды через плотину начнут двигаться не теплые поверхностные воды с запада, а, наоборот, холодные северные воды из глубины океана. Тогда вся огромная работа окажется бесполезной. Поэтому наряду с дальнейшим изучением этого вопроса надо было искать и другие простые, дешевые и научно обоснованные способы.

Одним из таких способов может быть изменение альбедо поверхности льдов и снега. Ученые подсчитали: достаточно измениться альбедо льдов на 10 процентов, чтобы вековые льды Арктики растаяли за 8—10 лет. Если же альбедо льдов изменится на 20 процентов, они за 2—3 года исчезнут совсем. Известно, например, что во многих районах Арктики летом цвет льда значительно меняется под влиянием развивающихся на его поверхности некоторых видов водорослей и микроорганизмов. Там, где они поселяются, лед быстро сереет и «теплеет». Альбедо льда и снега может меняться (особенно в прибрежных районах) в связи с оседанием на их поверхности минеральных частиц, а также продуктов горения или выбросов промышленных предприятий. Каждый знает, что вблизи городов снежный покров сходит на 2—3 недели раньше, чем на расстоянии 30—40 км от города. И причина не только в тепловом влиянии города, но и в белизне снега, то есть в его отражательных свойствах.

Изменение альбедо льдов искусственным путем не требует каких-либо затрат электроэнергии и не нарушает существующей циркуляции океанических вод. Опыляя или посыпая поверхности льда и снега с самолетов темным порошком или пылью, подобно тому, как это делается, например, при подкормке сельскохозяйственных культур или при борьбе с вредителями, можно изменить альбедо льдов на несколько десятков процентов. Этот метод нашел уже применение при регулировании таяния горных ледников и управлении водоснабжением горных рек; используется он и для быстрейшего освобождения ото льда устьев северных рек. Рассчитаны даже нормы высева порошков на каждый гектар, необходимые для стаивания определенного слоя льда. Что же касается средств доставки материала, то при современных авиационных возможностях это не может быть проблемой. Да, кроме того, совсем не требуется изменять альбедо на площади всего Ледовитого океана. Растопить лед достаточно, по-видимому, на сравнительно ограниченной площади Центрального Арктического бассейна или на отдельных участках океана, а дальше процесс должен развиваться лавинообразно за счет поглощения солнечной радиации верхним опресненным слоем воды и повышения ее температуры. Правда, при использовании этого метода могут встретиться и свои трудности. Дело в том, что зачерненная поверхность льда или снега не может сохраняться сколь-либо длительное время. После первого же снегопада она вновь становится ослепительно белой, а альбедо ее увеличивается сразу с 40—60 до 95 процентов.

Не исключена возможность использования метода изменения альбедо поверхности льда и снега за счет искусственного разведения на ней колоний водорослей или же создания каких-либо иных видов покрытий, например, капельных, пленочных и т. д. За последние годы в литературе появились сообщения об ускорении таяния льдов с помощью тонкого слоя мономолекулярной пленки на открытых участках воды. Пленка, расплывшись по поверхности, будет препятствовать испарению и способствовать накоплению тепла в верхнем слое воды. Температура воды повысится, и процесс таяния льдов ускорится. Само собой разумеется, что такая пленка не должна загрязнять океанические воды, как это часто бывает при попадании в воду нефти или нефтяных продуктов. Она должна быть нейтральной или даже служить источником питания для морских микроорганизмов и планктона. В последнем случае ее придется время от времени возобновлять.

М. И. Будыко произвел расчет теплового баланса для водной поверхности, покрытой такой пленкой, и нашел, что, в зависимости от размеров площади покрытия, повышение температуры воды под ней может достигать нескольких градусов. Наименьший эффект при этом должен наблюдаться при покрытии небольших площадей. Для площадей, имеющих размеры десятков или даже сотен кв. км, повышение температуры воды, а вместе с ней и воздуха, уже составит 5 и более градусов.

Как показывают наблюдения, в летние месяцы, когда происходит интенсивное таяние льда, температура воздуха в Арктике всюду близка к нулю градусов. Легко представить себе, что произойдет здесь при повышении температуры воздуха всего лишь на 2—4 градуса.

Л. И. Зубенок утверждает, что даже кратковременное (в течение 1 года) повышение средней температуры воздуха в Арктике на 2 градуса отодвинет к северу границу льдов на 200—300 км. А если температура воздуха здесь в течение лета повысится на 4 градуса, то многолетние паковые льды вообще исчезнут (за исключением небольшого района, расположенного вблизи Северного полюса). Вместо них в зимнее время, как сейчас в Белом или Балтийском морях, вдоль берега материков образуется лишь полоса однолетнего ледяного припая, который будет таять в течение лета. При таких условиях Арктический океан практически круглый год станет судоходен, а в зоне морских портов проход судов в зимнее время обеспечат ледоколы. В последующие годы, после такого потепления процесс таяния многолетних арктических льдов не только бы не прекратился, но даже усилился, несмотря на то что аномалия температуры воздуха при этом могла бы быть значительно меньше 4 градусов. Все дело в том, что образовавшиеся -в результате предыдущего таяния обширные площади открытой воды в силу увеличения ее способности поглощать тепло стали бы играть роль аккумуляторов солнечной радиации. Поверхностный слой воды способствовал бы дальнейшему таянию многолетних льдов. Причем такой процесс из года в год увеличивался бы наподобие цепной реакции, пока весь многолетний лед в Арктике не был бы растоплен. И такое предположение не является фантазией. Даже за последние несколько десятилетий бывали такие теплые годы, когда средние температуры воздуха за летний период оказывались выше нормы на 2 и более градусов. Эти аномалии температур, как известно, приводили к освобождению Арктического океана от льда на больших пространствах. Так, например, в течение теплого лета 1921 года, когда температура воздуха в Арктике была значительно выше обычной, толщина льда здесь уменьшилась с 5—6 до 3—4 метров. Еще 2—3 таких теплых года, и арктические льды исчезли бы. Это повышение температуры не было достаточно долгим. На смену ему пришли холодные сороковые годы, и арктические льды восстановили свою мощность и размеры.

Похолодание климата Арктики продолжается и в настоящее время.

Искусственное ускорение таяния льдов неминуемо приведет к тому, что тепловой баланс Арктики после этого станет совершенно иным. Ученые Главной геофизической обсерватории (М. И. Будыко, Л. Р. Ракипова и др.) рассчитали независимыми методами, насколько изменится температура воздуха и воды в Арктике в случае таяния полярных льдов, и получили одинаковый результат. В центре Арктического бассейна средние годовые температуры воды и воздуха при отсутствии льдов будут равны примерно 5 градусам тепла. Разница между летними и зимними температурами воды и воздуха должна быть незначительна. Даже зимой на Северном полюсе температуры воды и воздуха не опускались бы ниже нуля градусов.

Но что же произойдет с природой всего северного полушария после того, как растают полярные льды? Не вызовет ли это преобразование природы нежелательных последствий? На первый взгляд, казалось бы, вопрос решается однозначно. Да, природные условия изменятся в лучшую сторону. Будет теплее в Арктике, будет теплее и в умеренных широтах. Тропики с их благоприятным климатом, растительным и животным миром продвинутся на север. И почти до Полярного круга расширится зона земледелия. Перестанет существовать мало полезная для человека зона тундры. Исчезнет вечная мерзлота. Ну, а главное, потеплеет климат, забудутся суровые зимы, и у человека сразу же пропадет множество связанных с этим забот. Однако более углубленное изучение проблемы потепления Арктики показало, что в ней минусов не меньше, чем плюсов, причем каждый из них заставляет насторожиться. Группа ученых Главной геофизической обсерватории под руководством профессора О. А. Дроздова попыталась решить второй из важнейших вопросов этой проблемы: как же изменятся осадки в северном полушарии после того, как исчезнут полярные льды и потеплеет климат Арктики. Ведь осадки, как и температура, как мы знаем, являются тем рычагом природы, от которого зависит как развитие процесса оледенения Земли, так и, наоборот, расширение засушливых зон. Из палеогеографии известно, что в межледниковые периоды засушливые и пустынные зоны подвигали свои границы далеко на запад, по сравнению с современным их положением. Климат нынешнего Казахстана, например, распространялся на всю Центральную Европу. Не возникнут ли такие же нежелательные изменения и после уничтожения льдов Арктики? Чтобы ответить на этот вопрос, давайте попытаемся построить хотя бы качественно схему, по которой должны развиваться физические процессы в атмосфере северного полушария после того, как растают полярные льды и Арктика сильно потеплеет. Повышение температуры на Земле, как мы уже знаем, может явиться только результатом увеличения приходных статей теплового баланса подстилающей поверхности. В Арктике это произойдет вследствие того, что солнечная радиация, ранее на 9/10 отражавшаяся ледяной и снежной поверхностью обратно в атмосферу и мировое пространство после исчезновения льдов будет большею частью поглощаться водой и пойдет на ее нагревание. Температура поверхности океана зимой с 30—35 градусов мороза, какой она является в настоящее время, поднимется выше нуля. Повышение температуры неминуемо приведет к увеличению испарения в холодное время года, а следовательно, и к увеличению содержания водяного пара в атмосфере (хотя относительная влажность при этом может, как и теперь оставаться высокой). Значительно увеличится испарение и в теплое время года, особенно над Центральным Арктическим бассейном, который теперь и в летний период покрыт льдом. Однако это, казалось бы, благоприятное обстоятельство, по-видимому, не изменит режим осадков в лучшую сторону. И вот почему. Уменьшение контраста между температурами воздуха северных и южных широт должно неминуемо ослабить атмосферную циркуляцию в северном полушарии. Арктика перестанет быть для умеренных широт той «кухней погоды», которой она часто является в настоящее время. И это понятно. Ведь если температуры воздуха за окном и в комнате одинаковы, то оттого, открыта форточка или закрыта, комната проветриваться не будет. Иное дело, когда на улице холодно, а в комнате жарко. Тогда никакого вентилятора не надо. Холодный воздух улицы через форточку стремительно идет в комнату, вытесняя теплый комнатный воздух.

Ослабление циркуляции между полярной и умеренной зонами неминуемо должно нарушить и существующую в настоящее время широкую циркуляцию в северном полушарии, то есть перенос теплого и влажного воздуха с Атлантического океана на материк Европы и с Тихого океана на восток Азии. Это будет вызвано тем, что сильно ослабеют, а возможно, даже исчезнут совсем, существующие в настоящее время постоянные «центры действия» в атмосфере — области минимумов атмосферного давления вблизи Исландии (Исландский минимум) и над Алеутскими островами в Тихом океане (Алеутский минимум). Они возможны только благодаря наличию контраста температур воздуха между умеренными и полярными широтами и существованию в атмосфере, на границе раздела между теплым и холодным воздухом так называемого полярного фронта. Исчезнет этот фронт, прекратится и возникновение на нем бесчисленных воздушных вихрей — циклонов, приносящих в Европу и на восток Азии влажную и дождливую погоду. В умеренной зоне Европы станет гораздо суше, чем в настоящее время! Засуха здесь будет явление, по-видимому, столь же частое, как сейчас на юге России или в Казахстане. Что же касается южных районов европейской территории СССР, то здесь также должно стать гораздо суше, чем теперь.

Иные условия установятся в прибрежных широтах Арктики, где будет развиваться своя местная муссонная циркуляция, такая, примерно, как сейчас на Дальнем Востоке. Возникновение муссонов на арктическом побережье будет связано с увеличением контраста температур между сушей и свободным от льдов океаном. В настоящее время зимой между покрытым льдом Арктическим бассейном и заснеженными материками контрасты температур невелики. А представьте себе, насколько они увеличатся, если Ледовитый океан освободится от льда и воздух будет на 30 градусов теплее, чем теперь? Тогда здесь, должен господствовать зимний муссон с сильными, сухими и холодными ветрами, дующими с суши в сторону моря.

Иначе будет выглядеть и летний муссон. Он принесет на побережье Арктики обильные осадки, сильные ветры, непогоду. О. А. Дроздов, много лет занимавшийся вопросами изучения кругооборота водяного пара между поверхностью Земли и атмосферой, нашел, что в результате увеличения влагосодержания атмосферы Арктики, количество осадков должно было бы увеличиться во всем северном полушарии, вплоть до экватора. В полярном бассейне этот прирост осадков может достигнуть 300—400 процентов, а на экваторе всего лишь несколько процентов или десятков процентов. Однако уменьшение контраста в температурах воздуха между широтами и связанные с этим изменения в общей циркуляции вносят существенные поправки в эти цифры, а главное — совершенно по-другому распределяют осадки на земной поверхности. Дело все в том, что принесенный с моря на материк влажный воздух, удаляясь от побережья, постепенно нагревается и высушивается, приобретая свойства того воздуха, который до этого был в данном районе. Это изменение свойств пришедшего воздуха метеорологи называют трансформацией воздушной массы. Так вот эта трансформация и зимой и летом приводит к уменьшению осадков по мере того, как влажный воздух продвигается от побережья моря в глубь материка.

Поскольку после исчезновения полярных льдов теплые и сухие зоны материков расширятся, то и влияние их на трансформацию воздушных масс, идущих с моря, будет сказываться сильнее, чем теперь, так как поступающий с моря влажный воздух будет иссушаться и удаляться от точки насыщения гораздо ближе к побережью, чем в настоящее время. Центральные области материков окажутся более сухими, а побережья морей более влажными, чем в настоящее время.

О. А. Дроздов нашел, что внутриматериковые области, бедные осадками, при потеплении Арктики должны расширяться и приближаться к побережью прямо пропорционально уменьшению контрастов температуры. Тогда повышение температуры пришедшей с моря воздушной массы всего лишь на 2 градуса, например для Индии, равносильно будет понижению относительной влажности с 80 до 64 процентов или уменьшению осадков на 12 процентов. При большем повышении температуры иссушение воздуха пойдет еще быстрее. Многие из старожилов Средней России, да и всей Европы, помнят лето 1921 года, когда, как мы говорили, наблюдалось сильное потепление Арктики и быстрое таяние ее вековых льдов. Этот год был, как известно, необычайно тяжелым. Засуха охватила всю Европейскую Россию и ряд стран Европы.

На рис. 29 показано, насколько изменится количество осадков над северным полушарием в холодный (а) и теплый (б) периоды года при потеплении Арктики на 5 градусов. Изолинии на картах проведены зимой через 25 или 50, а летом— через 100 мм. Знаком плюс ( + ) показано увеличение, а знаком минус (—) уменьшение осадков. Если внимательно посмотреть на карту возможных изменений осадков в холодный период, то можно заметить на ней чередование сухих и влажных зон. Во всей Арктике, начиная к северу от Полярного круга для европейской и азиатской ее части и почти от 50 градуса в Американском секторе будет более влажно, чем теперь. Максимальные увеличения осадков для этой зоны должны наблюдаться над Исландией (на 100—150 мм) и Аляской (150—200 мм). В зоне умеренных широт (примерно от 45 до 65, а в Америке даже до 50 градуса) должно наблюдаться уменьшение количества осадков в зимний период. Северная граница зоны малоснежных зим протянулась бы от севера Скандинавии до севера Уральских гор в Европе и далее на восток почти до Японских островов. А южная ее граница проходила бы от Франции через Южную Европу до северного побережья Каспийского и Аральского морей и далее к Тихому океану, захватив Корею, Северный Китай и Японию.

В Америке она заняла бы юг Канады и север США. Наиболее сухими районами в этой зоне были бы северо-запад Европы, юго-восток Японии и юго-восток Северной Америки, где сумма осадков за полугодие должна была бы быть меньше современного на 100—150 миллиметров. К югу от этой зоны, то есть как раз там, где в настоящее время проходит пояс сухих степей и великих пустынь, наоборот, наблюдалась бы вторая зона увеличения осадков. Она заняла бы юг Европы, Среднюю Азию, юг Аравийского полуострова и почти всю Индию и государства, расположенные на полуострове Индокитай. В Америке она распространилась бы на большую часть США, Мексику и Центральную Америку.

Наибольшее увеличение осадков в этой зоне, превышающее 400 мм/год, имело бы место в Южном Китае и Вест-Индии. Исключение составлял бы север Африки, Сахара, северная часть Аравии и Армянское нагорье, где зимой было

Изменение количества осадков над Северным полушарием после таяния полярных льдов

бы еще суше, чем в настоящее время. Более сухим был бы и юго-восток Азии, а также север Южной Америки.

В теплый период картина вырисовывалась бы еще более четко. Зона повышенного увлажнения, помимо Арктики, распространилась бы на всю азиатскую территорию Советского Союза и почти на всю Северную Америку. Причем количество осадков над Среднесибирским плоскогорьем и районом Великих озер Северной Америки увеличилось бы на 200—300 мм. Зато вся Западная Европа, большая часть европейской территории СССР, значительная часть Казахстана, Монголия, север Кореи, вся южная и Юго-Восточная Азия, юг Мексики и Центральная Америка превратились бы в засушливую зону. Наибольшее уменьшение осадков (до 400 и более мм) произошло бы на Кубе и в северной части Южной Америки/а в Азии — на западе Индокитай и юге Китая (на 500 и более мм). А вот в соседнем с ними районе — крайнем юго-востоке Азии, например, на Филиппинах, должно быть в этот период чудовищное увеличение осадков — более чем на 800 мм. Примерно такое же увеличение осадков произошло бы и на востоке Африки.

Таким образом, исследования О. А. Дроздова приводят нас к далеко не оптимистичном выводам. Они показывают, что потепление Арктики может, пожалуй, принести человечеству больше вреда, чем пользы, так как существенно ухудшит климатические условия наиболее густо населенных областей Земли. Столь резкое изменение климата неминуемо приведет к изменению растительного и животного мира, почвообразования, гидрологического режима рек и озер и т.д.

Неясным остается и вопрос о том, что же может произойти с жизнью ледников в северном полушарии при таком потеплении Арктики. Ведь согласно предположениям Юинга и Данн, Стокса и Шеготы и других авторов между потеплением Арктики и оледенением Европы существует теснейшая связь. Как только Ледовитый океан начинает освобождаться от льда так, по их мнению, начинается рост ледников в горных районах Европы. Расчеты О. А. Дроздова также подтверждают такое предположение. Правда, по его данным, над Скандинавскими горами в течение всего года получается недобор осадков, но зато над Полярным Уралом они увеличатся почти в полтора раза. А это уже может привести к быстрому росту имеющихся там ледников. Могут начать расти и ледники, находящиеся на Арктических островах, Аляске, в Исландии и, конечно, в Гренландии. Иными словами, могут вновь создаться благоприятные условия для оледенения высоких широт северного полушария. Поэтому прежде чем решиться на такой ответственный шаг, как рас-топление льдов Арктики, ученым еще предстоит провести множество расчетов, составить не один тепловой и водный баланс для каждого из районов, которые могут подвергнуться наибольшим изменениям.

По-видимому еще много раз будут собираться симпозиумы, конференции, совещания по этой проблеме. Пока же полезность и целесообразность искусственного растопления арктических льдов и изменения климата северного полушария остается под вопросом. Поскольку человечество ожидает изменение климата в результате собственной жизнедеятельности, вопрос о том, надо ли искусственным путем таять полярные льды, по-видимому, еще более отодвигается. Изменение теплового баланса Арктики и ее потепление в ближайшие несколько десятков лет может произойти само собой, помимо воли человека, но под его непосредственным влиянием.

На этом и закончим книгу. Разумеется, мы не могли осветить в ней все вопросы и проблемы, решение которых прямо или косвенно связано с тепловым балансом. Да мы и не ставили перед собой этой задачи. Мы хотели бы лишь одного: чтобы читатель мог сам разобраться в многих процессах и явлениях природы, казавшихся ему непонятными или необъяснимыми. И если он когда-либо воспользуется методом теплового баланса — этим ключом для познания природы, мы будем считать, что наша книга достигала своего назначения.

 

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

 

                       

  Рейтинг@Mail.ru    

Внимание! При копировании материалов ссылка на авторов книги обязательна.