Спека, яка останніми днями душить Україну, викликала чергову хвилю суперечок про те, змінюється клімат на нашій планеті чи ні, й що є причиною цього. При тому люди часто наводять аргументи, спираючись на власний досвід, який не завжди є об’єктивним. Крім того, не всі розуміють, як клімат взагалі працює. Тож ми вирішили розповісти про це.
Спека в Україні й не тільки
Останніми днями однією з головних тем в Україні й не тільки є неймовірна спека. Хвилі гарячого повітря також котяться Індією, Китаєм, США, значною частиною Європи. При цьому в багатьох місцях середня температура за червень виявилася навіть нижчою, ніж зазвичай.
Усе це викликає суперечки, а то й обговорення того, чи змінюється клімат на нашій планеті і яка у цьому роль людини.
До того ж люди явно не розуміють, як насправді клімат працює, і наводять аргументи, які їм здаються цілком раціональними, але при цьому в реальності такими не є. Адже для цього треба оцінювати ситуацію в широких масштабах простору та часу, а також розуміти, як клімат у принципі працює, а це — достатньо складна тема.Тож ми вирішили пояснити, як цей процес відбувається і як на все це може чи не може впливати людина.
Нагрівання Землі Сонцем
Головним джерелом тепла на Землі є Сонце. Розжарені глибини нашої планети та космічне випромінювання теж роблять свій внесок, але він складає менш ніж 1 % від загального притоку енергії.
Коли сонячні промені досягають атмосфери Землі, то невелика частина їх відбивається від неї та хмар, більша частина проходить крізь газову оболонку і досягає поверхні. Остання може бути як суходолом, так і морем. Але, у будь-якому разі, значна частина енергії поглинається ними. Решта ж відбивається назад у космос.
І все було б нічого, якби деякі гази, присутні в атмосфері, а також хмари й інші рідкі та тверді частинки у ній не відбивали б частину випромінювання ще раз, спрямовуючи його до поверхні. Уся поглинута атмосферою океаном та суходолом енергія нікуди не зникає, а перетворюється на теплову. Простіше кажучи, усе, що є на Землі, нагрівається.
При тому відбувається це нерівномірно. Найлегше сонячним променям нагріти тверду землю, складніше — воду, і вже зовсім погано з нагріванням повітря. Те саме буде справедливо і для охолодження. У помірних широтах Землі цей ефект найкраще видно сонячного ранку десь у квітні-травні. Земля стає дуже теплою доволі швидко, але водойми все ще занадто холодні для купання. Повітря ж залишається зовсім холодним.
Середня температура по планеті
При цьому освітлення нашої планети Сонцем підкоряється двом основним циклам: добовому та річному. Простіше кажучи, земля і вода інтенсивно нагріваються протягом дня, а потім всю ніч охолоджуються. Взимку дні, тобто періоди нагрівання поверхні Сонцем, стають коротшими через те, що екватор нашої планети нахилений до екліптики. Влітку ж все навпаки.
Також треба пам’ятати, що коли у Північній півкулі з астрономічної та кліматичної точки зору зима, у Південній — літо, і навпаки. Тобто вже навіть на основі такої простої моделі можна зробити висновок, що клімат на Землі — складна коливальна система, стан якої варто описувати статистично.
Словосполучення «середня температура по палаті» зазвичай вживають для того, аби підкреслити нерелевантність статистичного підходу до описання деяких процесів. Бо у когось з пацієнтів — лихоманка, хтось нормально почувається, у когось почалося трупне закостеніння, але в середньому в них температура підвищена, але у межах норми.
Проте у випадку клімату на Землі такий підхід є єдино можливим, оскільки дозволяє взагалі хоч щось зрозуміти. Середні температури рахують окремо по місяцях, по роках, окремо для різних регіонів, країн, океанів і Землі в цілому. Саме тому пояснення кліматологів зазвичай такі заплутані. Проте насправді все ще страшніше.
Гори
Якби згадана вище модель клімату описувала всі явища, пов’язані з ним, то земна куля на температурних картах нагадувала б кульку, вкриту більш-менш рівним градієнтом температур, який слідує за сонячною плямою поверхнею нашої планети. Проте насправді так не відбувається, і причиною є не лише те, що земля, вода і повітря нагріваються й охолоджуються по-різному, але й те, що два останніх середовища здатні переміщувати накопичену енергію разом із потоками речовини всередині них.
Найяскравіший приклад цього можна спостерігати під час відпочинку на морі. Протягом дня пляж швидко нагрівається і розжарює повітря над собою. Воно починає рухатися в бік моря, а назустріч йому рухаються холодніші маси. Виникає ефект, коли з моря дме свіжий вітерець, а якщо зайти у воду, то з берега насуватиметься спека.
Вночі ж, особливо під ранок, усе навпаки. Земля встигла охолонути, а море — ще ні. Тому саме з боку водойми дме приємний теплий вітерець. І такий процес відбувається по всій Землі. Холодні та теплі повітряні маси рухаються назустріч одна одній, але досить довго не перемішуються і приносять із собою теплу чи холодну погоду.
Але й це ще не все. Суходіл має свій рельєф. А повітря над ним переважно нагрівається у найнижчому шарі. Він найщільніший і найзабрудненіший. Саме в ньому перебуває більшість хмар. Вище повітря зазвичай холодніше та чистіше. Тому, якщо на шляху повітряних мас виникає перешкода у вигляді гір, це призводить до виникнення цілого комплексу цікавих наслідків.
З одного боку, в самих горах виникає висотна поясність. Щільне повітря залишається внизу, і з поверхнею контактує значно розрідженіша і газова суміш зі значно більшою тепломісткістю. Енергії, яку накопичує поверхня, виявляється недостатньо, аби розігріти її, тому скелі, навпаки, самі охолоджуються.
Виникає клімат, який за інших умов мав би розташовуватися десь північніше. При цьому чим вище, тим він стає холоднішим. Доходить до того, що навіть на екваторі, де не буває довгих зимових ночей, на вершинах гір виникають льодовики, схожі на антарктичні.
Водночас гори працюють як природна межа, заважаючи повітряним масам рухатися і розділяючи холодний та теплий клімат різкіше. Саме так на Закарпатті виникли умови для виноградарства, а на південному узбережжі Криму — субтропічний клімат.
Підступна вода
Однак усі складнощі із впливом рельєфу суходолу на клімат — ніщо у порівнянні з тим, як на нього впливає вода. Насамперед через те, що вона сама здатна під час нагрівання рухатися, спричиняючи появу теплих та холодних океанічних течій. Вони теж суттєво впливають на клімат, бо працюють як водяна система обігріву та охолодження планети.
Крім того, випаровування води з океанів — головний механізм передавання енергії нагрітої води в атмосферу. Величезні об’єми теплової енергії при цьому перетворюються на рух повітряних мас. Так виникають шторми та урагани, які розповсюджують тепло та вологу на великі території.
До речі, волога — ще один важливий фактор формування клімату, який тісно пов’язаний і з температурою, і з опадами. Тобто океани Землі — це головна причина, чому її теплова карта не є рівним градієнтом, а має значно вибагливіший вигляд.
При цьому вода ще й може відігравати роль глобального охолоджувача планети. Але для цього їй треба замерзнути. Крига має надзвичайно високе альбедо. Тобто ті ділянки суходолу та океану, які вкриті льодовиками, просто відбивають у космос значно більшу частину сонячних променів, ніж суходіл та відкритий океан, і тим самим від самого початку зменшують потужність «кліматичної машини».
Глобальне потепління
З усього вищенаписаного випливає, що клімат — це безперервний рух повітряних мас різної температури та вологості. Тобто потепління та похолодання на різних ділянках поверхні відбуваються постійно і формують складну мозаїку. Отже, як на все це може вплинути глобальне потепління?
Основний механізм полягає у тому, що промисловість та транспорт викидають величезну кількість різних газів та пилу, які посилюють парниковий ефект. Тобто частина сонячної енергії, яка вже відбилася від поверхні нашої планети за межі атмосфери, так і не виходить і перетворюється на теплову.
Додаткову енергію отримують як суходіл, так і океани. Над першим формуються сухі гарячі повітряні маси. У другому посилюється випаровування нагрітої води та її перенесення течіями. При цьому крижані щити спочатку залишаються відносно невразливими, й над ними, як і раніше, домінують холодні повітряні маси.
Тобто, попри те, що загалом середня температура на планеті підвищується, залишаються місця, де вона не змінилася. А в деяких з них клімат навіть може похолоднішати. Відбувається це через зміну характеру руху повітряних мас. Ті регіони, де раніше затримувалося тепле повітря, воно тепер може минати, а натомість із півночі заходитимуть холодні антициклони.
Погода так і залишиться хаотичною. У помірних широтах глобальне потепління має спостерігатися саме так, яким воно є зараз: літо, в якому все ще може статися пара тижнів холодних дощів, але все більша його частина перетворюється на неймовірне пекло. Осінь затягується до січня, але при цьому зберігається ймовірність заходу з півночі холодного фронту зі снігом.
Після нього на тиждень наставатиме відчутна мінусова температура і жарти, що де те глобальне потепління, коли воно так потрібне. Але потім тепло повертатиметься. І з року в рік ситуація змінюватиметься все сильніше й сильніше. Бо крижані шапки на полюсах поступово будуть танути, й замість льоду, який добре відбиває сонячні промені, вони зустрічатимуть воду, яка їхню енергію добре поглинає.
І чим сильніше танутиме крига, тим швидшим ставатиме цей процес. Таке явище називається позитивним зворотним зв’язком. За якийсь час клімат може почати змінювати біосферу Землі й серйозно впливати на сільське господарство. А це вже вплине на глобальні економічні процеси.
Природні процеси
Проте не всі згодні з такими апокаліптичними прогнозами, й у їхній позиції є своя доля раціональності. Як вже згадувалося, клімат є коливальним процесом. У ньому є природні цикли, й вони не обмежуються добою чи роком. Є ті, що тривають кілька років чи навіть десятиліть. Вони пов’язані з океанічними течіями.
Є і значно тривалі коливання, наприклад, цикли Міланкевича, пов’язані з прецесією осі Землі. Вони тривають десятки тисяч, а то і мільйони років, і теж здатні викликати глобальні зміни, цілком співмірні з найгіршими сценаріями глобального потепління.
Тому, попри те, що вченим відомий конкретний механізм того, як людська цивілізація могла б шкодити клімату, стовідсоткової впевненості що це справді ми винні, досі немає. Що зміни клімату — реальність, немає жодного сумніву. Стабільне підвищення середньої температури як в цілому по Землі, так і по окремих регіонах фіксується вже кілька десятиліть.
Проте все, ще залишається невелика ймовірність того, що це — таки природний процес. Хоча значно більше шансів, що це — таки результат діяльності людини.
Що не може вплинути на клімат
При тому, що чимало людей досі заперечує можливість глобального потепління через промислові викиди, вони водночас вірять, що на погоду можуть вплинути інші, іноді дуже екзотичні фактори.
Наприклад, досі чимало конспірологічних теорій звинувачують у глобальному потеплінні HAARP — американську установку для дослідження іоносфери, розташовану на Алясці. Вона випромінює у небо велику кількість енергії, й багато хто вважає, що саме вона впливає на клімат.
Чому це не може бути HAARP, можна прочитати ось у цій статті. Якщо коротко, його енергія занадто мала, аби щось достатньо сильно нагріти. Та і впливає він не на ті шари атмосфери, які визначають погоду. Тож звинувачувати його точно не варто.
Також дуже мало шансів, що глобальне потепління може бути викликане активністю Сонця. Цикл, який зараз підходить до максимуму, пов’язаний не з випромінюванням світила, а з його магнітним полем.
Та й жодної кореляції між середньою температурою на планеті та сонячною активністю немає. Перша стабільно зростає протягом останніх кількох десятиліть. Друга ж зазнала кількох мінімумів та максимумів, які щоразу були все слабшими, й тільки останній виявився досить потужним.
Загалом же ситуацію зі змінами клімату можна схарактеризувати наступним чином. Ми точно знаємо, що вони є попри те, що інколи здається, що їх немає. Ми знаємо, як вони відбуваються, чого можна очікувати у майбутньому, і прогнози ці не радісні.
Скоріш за все, спека повертатиметься знову і знову. Ми досі не впевнені, чи є причиною цього людська промисловість, але так чи інакше, викиди треба скорочувати. Залишається сподіватися, що найближчими десятиліттями це вдасться зробити.
