Вокруг Света - Журнал "Вокруг Света" №12 за 1997 год
В течение всей истории люди пытались предсказывать погоду — как правило, это больше походило на гадание, и успех не очень-то сопутствовал синоптикам прошлого. Вообще говоря, само слово «метеорология» упоминается еще у Платона. Тогда оно означало свободную дискуссию на тему небесных явлений.
Две с половиной тысячи лет назад в греческих городах-государствах на всеобщее обозрение выставлялись парапегмы — таблицы, в которых описывались климатические особенности прежних лет, сообщалось о бурях, туманах, грозах, ливнях. Считалось, что это может помочь в предсказании погоды на ближайшее будущее. В средние века погоду предсказывали по движению звезд, поведению диких животных, состоянию определенных растений...
В наше время узнать погоду проще простого: включи радио, телевизор, посмотри газету. Сегодня почти вся планета покрыта сетью метеостанций. Данные этих станций и спутниковая информация сводятся воедино в крупных метеоцентрах, вооруженных мощными компьютерами. Для пользователей мировой компьютерной сети — Интернета — мгновенное предсказание погоды стало будничной реальностью. Можно войти в сеть Гидрометцентра России и узнать погоду для любого региона нашей страны. Прогнозы эти четырехдневные, точность погоды на завтра по России — 94 процента, на три дня вперед — 85 процентов. Чего еще желать?
Желать остается многого. Например, как узнать погоду на месяц вперед? Или, скажем, на предстоящую весну? Вот это как раз и невозможно. И чем дальше мы хотим заглянуть в будущее, тем недостовернее становится прогноз. А уж предсказание климата на XXI век — дело вовсе туманное.
Мириады вычисленийКлимат планеты зависит от огромного количества факторов. Температура океанских вод, ветры у поверхности Земли, мощные скоростные потоки в верхних слоях атмосферы, холодные и теплые морские течения, области высокого и низкого давления, содержание в атмосфере газов, удерживающих земное тепло, запыленность воздуха, круговорот химических веществ в биосфере — все это ежедневно, ежечасно формирует погоду. Так что для предсказания климата даже на день вперед требуется огромное количество вычислений.
Необходимость привлечения колоссальных вычислительных мощностей для метеорологических прогнозов первыми поняли еще в двадцатые годы два крупных математика — Александр Александрович Фридман, создатель советской школы динамической метеорологии, и англичанин Льюис Фрай Ричардсон.
В 1922 году Ричардсон выпустил книгу «Предсказание погоды с помощью числового процесса». Перед его мысленным взором вставал огромный амфитеатр, заполненный «64 тысячами вычислителей, которые определяют погоду по всему земному шару». (Под вычислителями подразумевались люди, вооруженные счетами, логарифмическими таблицами или логарифмическими линейками.) «Работа вычислителей по каждому региону, — писал дальше Ричардсон, — координируется администратором более высокого ранга... Как только данные по будущей погоде рассчитаны, четыре старших клерка на центральной кафедре собирают их и передают по пневматической почте в тихую комнату. Там данные кодируются и передаются по телефону на радиовещательную станцию».
Видение Ричардсоном будущего было смелым и замечательным: он понял, что архитектура вычислительной системы должна отражать существо решаемой проблемы, — то есть нащупал именно тот принцип, на котором будет строиться компьютерная техника семьдесят лет спустя. Однако чего Ричардсон не смог предвидеть — так это того, что для точного глобального прогноза погоды требуется около квадриллиона вычислений. Шестидесяти четырем тысячам «человеческих компьютеров» понадобилось бы более тысячи лет, чтобы рассчитать прогноз погоды на следующий день!
Только в наше время счетные способности мощнейших вычислительных машин приближаются к тому, чтобы осуществить масштабный расчет прогноза погоды. Например, в Лос-Аламосской лаборатории американские ученые используют для этой цели суперкомпьютер СМ-2. Вся околоземная атмосфера разбивается на пятьсот тысяч тетраэдров (при этом площадь, покрываемая отдельной пирамидой, составляет около 70 квадратных километров), погодные изменения в каждом четырехграннике вычисляются приданным ему процессором, а затем суперкомпьютер сводит все результаты в единую картину.
Даже летом, отправляясь в вояж, бери с собою что-либо теплое, ибо можешь ли ты знать, что случится в атмосфере?
Козьма Прутков
И снегу больше былоТак что прогноз погоды, который мы слышим по радио или видим по телевизору, — это результат не только многочисленных инструментальных наблюдений, но и работы мощнейшей современной вычислительной техники. Тем не менее мы зачастую сетуем на качество прогнозов, а уж на само состояние погоды — и подавно. Нам кажется, что раньше и зимы были более снежными, и лето куда теплей.
Вообще говоря, климат Земли постоянно претерпевает какие-то изменения, резкие перемены бывали и раньше, только мы, люди, живущие довольно короткий отрезок времени, либо забываем то, что было, либо не замечаем «стандарта» и обращаем внимание только на крайности, либо ищем аналогии в нашей собственной памяти, а не в памяти человечества, — иными словами, воспринимаем климат мифологизированно.
Вспомним «Ледяной дом» И. И. Лажечникова. В 1740 году по приказу Анны Иоанновны в центре Санкт-Петербурга был построен дом изо льда. И все там было изо льда, даже баня, в которой люди парились, и стоял тот дом полтора месяца. Возможно ли такое в наше время? Скорее всего нет. А если невозможно — хорошо это или плохо?
Передвинемся немного по оси времени. Что мы видим? Опять-таки разительные погодные отличия. Нынешний климат в Европе вовсе не похож на климат начала XIX века и даже не похож на климат середины нашего столетия. Например, зимой 1814 года Темза была полностью скована льдом, чего не наблюдается уже очень давно. А в 1932 году советский океанолог Н. Н. Зубов на небольшом боте обошел вокруг Земли Франца-Иосифа. Льдов там тогда не было. И вообще к 1940 году по сравнению с началом XX века в Гренландском море количество льдов сократилось вдвое, а в Баренцевом — почти на треть. В тридцатые годы на США обрушились знаменитые засухи.
В последние десятилетия, начиная с 60-х годов, снова нарастают климатические аномалии, увеличивается их частота: суровая зима 1967/68 года в СССР; три суровые зимы с 1972 по 1977 год в США. В те же семидесятые в Европе — серия очень мягких зим; в Восточной Европе в 1972 году очень сильная засуха, а в 1976-м — на редкость дождливое лето. С 1968 по 1973 год — страшная засуха в Сахеле; в 1976 и 1979 годах сильные заморозки губили кофейные плантации в Бразилии (тогда-то сильно подорожал кофе); зима 1981/82 года в США и Канаде была одной из самых студеных (от холода погибло 230 американцев). Летом 1982/83 года в Австралии случилась едва ли не самая драматическая засуха за всю историю континента — «Великая Сушь», а в 1988 году снова засуха в США — причем такого масштаба, что американцы вспомнили «пылевые котлы» тридцатых.
О чем это говорит? О том, что в природе происходят мощные энергетические процессы, и это для планеты Земля не новинка. Еще это говорит о том, что мы об этом знаем из книг, газет, телевизионных сообщений и так далее. Человек, скажем, восемнадцатого века тоже мог бы изумиться климатическому неистовству, узнай он о нем, однако доступа к такой информации у него не было. Очень хорошо сказал об этом профессор Ленинградского университета О. А. Дроздов: «Рассуждения об усилившейся изменчивости климата на земном шаре справедливы только частично, частично же это явление кажущееся, связанное с увеличением информации о погодных изменениях в различных частях земного шара».
Теплее или холоднее?Так что же все-таки происходит с климатом на земном шаре? Теплее он становится или холоднее?
Ни то и ни другое. Просто продолжается длительный геологический период — ледниковый (не будем забывать, что 14 миллионов квадратных километров Земли покрыты льдами), а на него накладываются более короткие климатические циклы. Одни из них мы понимаем хорошо — скажем, колебания в сто тысяч лет или одиннадцатилетние циклы солнечной активности, другие — плохо, и из этой обширной группы колебаний складывается общая, очень непростая картина. В ней по-прежнему много неясного, однако ничего угрожающего пока не просматривается. Наверное, самое главное в нашем отношении к климату — не поддаваться панике.
Вспомним, как тридцать лет назад забили тревогу по поводу обмеления Каспия. Мол, стихийное бедствие, уровень воды падает катастрофически, еще немного — и море исчезнет, надо его спасать, пора поворачивать северные реки вспять и поить ими Каспийское море. Слава Богу, что не повернули и не начали спасать. Совершенно ясно, что это привело бы к страшной экологической катастрофе. А уровень Каспийского моря сам по себе начал подниматься, и сейчас он уже на два метра выше средней отметки, снова затапливаются низменные участки волжской дельты. Почему это происходит — ученые пока не знают, ясно лишь, что мы наблюдаем какие-то циклические изменения.
