Журнал "Вокруг Света" № 7 за 2006 год

В 2003 году британские климатологи запустили проект Climate prediction, в рамках которого любой владелец компьютера с выходом в Интернет мог поучаствовать в прогнозировании изменений климата. Для этого надо было установить небольшую программу, которая работала в периоды простоя центрального процессора. Один расчет – 45 лет модельного времени – занимал около 2 месяцев. По мере расчета можно было видеть меняющееся распределение температуры, облачности и осадков по поверхности земного шара. Это довольно любопытное зрелище. Желание лично внести вклад в исследование одной из важнейших проблем человечества привлекло к участию в проекте около ста тысяч человек из 150 стран, включая Россию. Спустя два года после его старта были опубликованы результаты, вызвавшие, однако, некоторое недоумение. С одной стороны, практически все модели уверенно показали значительное потепление климата во второй половине XXI века, но с другой – разброс данных производил довольно удручающее впечатление: величина прогнозируемого потепления варьировалась от 2 до 11,5°C. К началу нынешнего года разработчики существенно улучшили свою программу. Теперь она учитывает круговорот соединений серы и два слоя облачности. Также она научилась работать в фоновом режиме, намного эффективнее используя время простоя процессора. Популяризацией новой версии проекта занялась телерадиовещательная корпорация BBC, что позволило уже за первые два месяца привлечь больше участников, чем за все время реализации первой версии. Ожидается, что по суммарной вычислительной мощности это будет самый крупный проект в истории. На этот раз планируется выполнить около 500 тысяч модельных расчетов по 160 лет каждый. По мере осуществления проекта BBC будет освещать его результаты в своем эфире.

Эволюция вариантов и параметров

Для того чтобы разобраться в хитросплетениях климатических изменений, надо, во-первых, продолжать сбор и анализ данных, а во-вторых, научиться максимально точно моделировать происходящие в атмосфере процессы. Здесь важно различать предсказания погоды и климата. Из-за случайных атмосферных флуктуаций уверенный прогноз погоды ограничен сроком около недели, максимум двух. Однако при моделировании климата нам важны лишь средние значения и коридоры, которые описывают погоду. Эти показатели можно вычислить на основе некоторых общих принципов – закона сохранения энергии, химических превращений атмосферных газов, динамики морских течений. Но даже таких общих принципов довольно много и далеко не все из них хорошо известны. К примеру, недавно совершенно неожиданно обнаружилось, что обычные зеленые растения могут поставлять в атмосферу метан, а некоторые новые леса, растущие на влажной торфянистой почве, выделяют больше углекислого газа, чем поглощают. Другой пример: до недавнего времени в климатических моделях не учитывалось влияние соединений серы, которая способствует образованию аэрозолей, а вместе с ними и облаков. Пока еще плохо понятно, как происходит теплообмен между океаном и атмосферой. Неизвестны особенности долгопериодических океанических циркуляций.

Во всех подобных случаях климатологи вынуждены подбирать параметры модели методом проб и ошибок. Делается это примерно так. Строится компьютерная модель, по которой можно рассчитать эволюцию климата при различных вариантах параметров. Затем берется информация о состоянии климата, например в начале XX века, и строится ретропрогноз – прогноз для уже прошедших десятилетий. Если модель дает результаты, близкие к тому, что было на самом деле, то считается, что на нее можно положиться и в прогнозе на десятилетия вперед, а если нет, то параметры немного изменяются, и делается новая попытка.

Беда, однако, в том, что таким способом удается построить довольно много моделей, которые хорошо согласуются с прошлыми данными, но дают разные прогнозы на будущее.

Когда встанет Гольфстрим?

Именно таким способом получены прогнозы, приводимые в отчете Межправительственной группы экспертов по изменению климата. Вот некоторые из них. Ожидаемое глобальное потепление за период с 1990 по 2100 год составит от 1,4 до 5,8°C. Это многим больше, чем в XX веке, а температура в итоге станет рекордной за последние 10 тысяч лет. При этом в континентальных районах Северного полушария потепление будет примерно на 40% больше, чем в среднем по Земле. На всех материках уменьшится разница дневных и ночных температур.