Термина моря таит в себе ключ в термине всех материков. - В. В. Шулейкни
Анализ изменения климатов в течение кайнозоя показывает, что природа меняла климат, пользуясь преимущественно механизмом водо- и теплообмена Арктического бассейна с Атлантическим океаном. Научная и техническая вооруженность современного человека такова, что он способен подключиться к управлению этим механизмом, тщательно соблюдая при этом, конечно,, осторожность и предусмотрительность. Вспомним, что за последние 20 000 лет климат менялся часто и довольно резко от потепления к похолоданию. Так, последняя фаза вюрмского оледенения 18 000— 20 000 лет назад была самой холодной за всю историю антропогена. Наиболее теплое время послеледниковья наблюдалось в среднем голоцене совсем недавно, всего 4000—6000 лет назад.
Среднегодовая температура в Центральной Европе лишь немногим уступала тогда лучшим климатическим оптимумам — лихвинскому на один градус, а микулинскому лишь на полградуса. Частота и сходство в амплитудах колебаний говорят о том, что наш прогноз можно распространить на весь антропоген, длившийся, как мы помним, 500 000 лет. Ведь причины и закономерности, определившие формирование климата за последние 20 000 лет, должны были действовать и в более далеком прошлом. Поскольку все эти происходившие на континентах климатические изменения зависели от параметров водо- и теплообмена Арктического бассейна с Атлантикой, мы, изучив эти параметры, можем через их регулирование изменять климат не «вообще», а выбирая желательные для нас масштабы. Однако существуют практические соображения, которые ограничивают право выбора амплитуды изменений.
Совершенно очевидно, что нельзя встать на путь очень медленных преобразований, так как вследствие самоохлаждения и саморазрастания ледяного покрова эксплуатационные расходы повышаются. С другой стороны, исключается возможность быстрых и очень крупных изменений из-за необходимости считаться с достаточно плавными изменениями современных экологических условий органического, в первую очередь сложившегося растительного мира. Наконец, при быстрых и глубоких преобразованиях мы неизбежно столкнемся с проблемой обеспечения энергоресурсами мощных насосных систем по переброске вод. Поэтому процесс мелиорации климата целесообразно расчленить на ряд этапов, определяемых как биологическими, так и энергетическими соображениями.
Начальные этапы мелиорации, естественно, определяются мощностью насосных систем для переброски 140 000 км3/год. Рассмотрим, какие этапы улучшения могут быть обеспечены такой мощностью.
Палеогеографическая документация свидетельствует, что во время среднеголоценового климатического оптимума горизонтальное распределение температур поверхностного слоя Арктического бассейна было таково, что в притихоокеанском секторе она приближалась к температуре замерзания.
Именно такая температура, — 1,6° в Беринговом проливе, обеспечивает уничтожение дрейфующих льдов с наименьшими затратами на капитальные сооружения при минимальных эксплуатационных расходах.
После ликвидации дрейфующих льдов дальнейшая перекачка в объеме 140 000 км3/год для поддержания Арктического бассейна в акриогенном состоянии не вызывается необходимостью, так как значительные массы тепла солнечной радиации будут поглощаться в светлый период года поверхностными водами бассейна. Поэтому объем перекачки может быть снижен примерно на 30 — 60%. Если сохранить переброску в проектном объеме, то амплитуда мелиорации выйдет за пределы оптимума среднего голоцена и достигнет кульминации микулинского и лихвинского межледниковья.
Вместе с тем следует отметить, что в процессе изменения ледовитости Арктического бассейна от современного с постоянным ледяным покровом до устойчивого безледного уровня среднеголоценового оптимума, вероятно, будет целесообразно сделать двух-, трехгодичную паузу на тепловом уровне, наблюдавшемся в раннем средневековье (900—1000 лет назад), когда дрейфующие льды полностью исчезали летом и в небольшом объеме восстанавливались зимой. Такая пауза позволит более точно фиксировать климатические изменения и уточнения возможных отклонений от расчетных параметров. На основе приведенных соображений и предварительных расчетов можно утверждать, что переброска 140 000 км3/год воды из Атлантики в Тихий океан обеспечит наилучшие климатические условия, наблюдавшиеся в антропогене. Выход на этот уровень целесообразно разбить на следующие четыре этапа (табл. 10).
Точно определить, как и в каком порядке добавочное тепло разольется по Земле в каждый из перечисленных этапов, каково будет температурное поле Земли,— дело весьма сложное и громоздкое. Но сейчас, когда мы делаем эскизные наброски будущих изменений, можно ограничиться упрощенной схемой расчета. Для примера посмотрим, что будет происходить в январе, наиболее холодном месяце, на втором этапе.
Он соответствует среднеголоценовому оптимуму, изученному достаточно хорошо, что позволяет нам дать уверенный прогноз климатических улучшений.
Чтобы сделать это, необходимо прежде всего установить, как от широты к широте будет меняться температура поверхностного слоя воды на разрезе — от Флоридского пролива через Европейский бассейн и Северный полюс до Берингова пролива и далее до острова Итуруп; затем установить, как по тому же разрезу будет меняться температура воздуха на уровне моря (рис. 28); наконец, чтобы соотнести будущие температуры с нынешними, определяем величину будущих аномалий для характерных точек трассы. Эти аномалии кладутся затем в основу построения карт изаномал для всего Северного полушария, причем учитывалось следующее.
- 1. Рядом исследований установлено, что когда тепловые потоки, идущие с окраинных морей — от Баренцева До Чукотского, — увеличиваются, то изаномалы Евразии ложатся фронтом к общей береговой линии в основном правильными, почти параллельными рядами. По мере того как поток тепла усиливается, изаномалы перемещаются по часовой стрелке. По отношению к широтным линиям они располагаются под малыми углами, что особенно четко наблюдается на Сибирской равнине, где отсутствие горных хребтов позволяет наблюдать траектории изаномал в «чистом», не деформированном виде.
- Изаномалы огибают, почти «облизывают» морские береговые линии, так как тепло, идущее от теплых водных масс, нивелирует холодное влияние, идущее с суши.
- Все тепловые потоки с окраинных морей сливаются и идут как бы от одного источника, температура которого падает от Атлантики до Берингова пролива.
- Воздушные массы, поступившие на поверхность океана, трансформируются достаточно быстро. Поэтому рисовка их температурного поля становится сходной с рисовкой температурного поля поверхности океана.
- Тепловые потоки способны проникать в глубь материка. Даже, к примеру, современное небольшое потепление Арктики и изменение в тепловой деятельности Гольфстрима отражаются на Украине и Центральной Сибири.
- Судьба тепла, поступившего на материки, в значительной степени зависит от рельефа местности. Если на пути теплового потока встают горные хребты, то они отражают это тепло, тормозят его проникновение в глубь материка. Коэффициент турбулентной теплопроводности уменьшается вдвое, если высота хребтов, поднявшихся навстречу тепловому потоку, достигает 300—400 м, и падает в семь раз при высоте хребтов более километра.
Экранирующая роль хребтов ослабляется, если их протяженность незначительна и тепловые потоки способны описывать их с флангов На основе карты изаномал строим карту изотерм. На рис. 29 старые и новые температурные поля наложены друг на друга, что делает их сопоставление наглядным. 1 Построенная карта изаномал во избежаний крупных ошибок подвергалась проверке по температурным градиентам (в соответствии с исследованиями Е. В. Осмоловской) и сверялась с установленным В. В. Шулейкиным законом падения температурной аномалии при проникновении теплового потока в глубь материка.
Рисунок показывает новое температурное поле Северного полушария. Оно отвечает последней фазе уничтожения дрейфующих льдов, когда они будут растоплены прямотоком теплых атлантических вод, идущих через Атлантический бассейн в Тихий океан. Когда же морские льды будут уничтожены и мы после определенной паузы снова увеличим перекачку с частичного объема до первоначального — 140 000 км3/год, в поверхностных водах Мирового океана начнется дальнейшее общее повышение температуры (так же, как и в нижнем слое тропосферы. Это будет означать, что начался третий и затем четвертый этапы мелиорации климата. Итак, на первом этапе климат будет улучшен настолько, что мы как бы вернемся в климатические условия IX—X вв. н.э. В то время ледниковый покров Арктического бассейна распадался летом и восстанавливался зимой в небольшом объеме. Такое сезонное изменение ледовитости будет напоминать современный ледовый режим, например, Охотского моря, в котором морские льды полностью исчезают летом и восстанавливаются зимой на площади в среднем до трех четвертей поверхности моря. По истечении первого этапа мелиорации зимы станут менее суровы. Возрастет вегетационный период, сократятся ранние осенние и поздние весенние заморозки. Уменьшится частота засушливых лет.
Общее улучшение климата благоприятно скажется на многих областях деятельности человека, в том числе и в особенности — на сельскохозяйственной. Первый этап продлится недолго — два-три года, так как продолжительность его будет диктоваться больше научно-техническими соображениями, чем биологическими. На втором этапе произойдут изменения несравненно более крупные. При этом климатические результаты окажутся непропорционально большими в сравнении с теми усилиями, которые будут затрачены на последующие этапы. Это связано с тем, что изменение фазового состояния поверхностной воды приведет к тепловой^ скачку — солнечная радиация (ранее благодаря льду и снегу в значительной части бесполезно отражавшаяся в мировое пространство) будет теперь более усиленно поглощаться очистившейся ото льда водой. В советском секторе Арктики температура больше всего повысится именно в тех областях, в которых ныне наблюдаются наиболее низкие температуры. Температурное поле второго этапа, графически представленное на рис. 29, свидетельствует об этом достаточно наглядно. Благодаря тому, что поверхностный поток теплых атлантических вод будет более равномерно прогревать поверхностные воды Арктического бассейна, температуры вдоль всего побережья Евразии значительно выравняются. Причем этот уровень превысит настоящий и тот, который был в климатических оптимумах на протяжении всего антропогена. Словом, прямоток не только прибавит тепла, но и распределит его более равномерно вдоль всего побережья Евразии и Северной Америки. Возьмем, к примеру, участок между Лофотенскими островами, где январские температуры 0°, и островами Новосибирскими и Врангеля, где январские температуры —30°, или островами св. Диомида, где в январе —20°. Как видим, разница январских температур между ними доходит сейчас до 30°. При новом тепловом режиме эта разность составит всего 8—10°, причем сам температурный уровень станет более высоким: 8° — на Лофотенских островах, а на островах Восточно-Сибирского и Чукотского морей 0°.
Арктический бассейн, полностью освободившись от покрова дрейфующих льдов, откроется для круглогодичной навигации. Весь год будут курсировать суда и по дальневосточным морям, и по устьям северных рек приатлантического сектора Арктики.
На северо-западе Европейской территории СССР зимний климат будет, как сейчас в Дании и Южной Норвегии, а климат Северного Урала и Таймыра, как в нынешней Центральной Швеции. В Московской области установятся столь же теплые зимы, какие в наши дни наблюдаются в Западной Украине.
На обширных пространствах Западно-Сибирской низменности температура в январе поднимется на 10—20°, причем ближе к побережью Арктического бассейна температура повысится.
Так как с уничтожением арктических льдов будут значительно нейтрализованы обвалы холодного арктического воздуха, то новый тепловой режим позволит возделывать здесь сельскохозяйственные культуры примерно в объемах, принятых на северо-востоке Украины. На территории Северо-Сибирской низменности зимние условия будут такими же, как на Среднем и Нижнем Поволжье, а на территории Восточно-Сибирской низменности —одной из наиболее холодных и континентальных областей СССР — установятся температуры, которые сейчас свойственны Западному Уралу, но и здесь у климата появится больше «океанических» черт, т.е. он станет менее континентальным. Территории, занятные сейчас арктической и редколесной тундрой (почти 35% площади СССР), повысят свою биологическую и хозяйственную продуктивность и станут широкой ареной животноводства. Вечная мерзлота, охватывающая сейчас 47% территории СССР, исчезнет в верхнем горизонте, который станет более доступным для нормального промышленного и сельскохозяйственного использования. Нас выматывают резкие зимние похолодания, которые порождаются обвалами переохлажденных воздушных масс Арктики и влиянием области Сибирского максимума. Эти похолодания сильно ослабнут: они станут несравненно более редкими и куда менее значительными. Огромный урон, наносимый нашей стране почти ежегодным вымерзанием озимых на миллионах гектаров, будет устранен.
Поздние весенние и ранние осенние заморозки тяжело переживаются сейчас растительным и животным миром; в ряде) случаев они бывают даже губительны. При потеплении заморозки ослабнут и со временем даже устранятся. Длительность безморозного периода для всех районов СССР, включая и горные, возрастет.
Зимы таких холодных городов, как Пермь, Свердловск, Омск, Новосибирск, Иркутск, где среднеянварские температуры —16°, —19°, потеплеют. В новых условиях они будут напоминать современные зимы соответственно Харькова, Воронежа, Волгограда, Саратова, Куйбышева.
Якутск, Верхоянск сейчас всем известны как области - «полюса холода»; зимние температуры доходят здесь до —50°, —60° и даже ниже.
Будущее потепление установит в районе Верхоянска такие температуры, какими сейчас отмечены Львов и Киев; в Якутске будет так же тепло, как в Курске и Астрахани. Полюс холода, расположенный ныне в Оймяконе, потеплеет и вынужден будет изменить прописку. Он переместится в тот район, где смыкаются рубежи Советского Союза, Монгольской Народной Республики и Северного Китая. Изменив местожительство, «полюс холода» будет вынужден одновременно и повысить свою абсолютную температуру. Его средняя январская температура приблизится к —20° взамен нынешней —48°. В Оймяконе же средняя январская температура дойдет до —16°, —18°, т.е. потепление возрастет на 30° и более. Самой холодной областью Северного полушария станет Гренландия, в ее центре будут господствовать январские температуры — до —32° вместо современных —40°.
Континентальность климата ослабнет повсеместно, но больше всего она снизится как раз в самой континентальной области СССР — Сибири. В благоприятных изменениях большую роль сыграет угнетение сибирского антициклона. Зимы Восточной Европы, Средней Азии и Сибири станут менее суровы.
Ослабнет зимний муссон и заметно потеплеют воды побережья дальневосточных морей и северо-западной части Тихого океана.
Значительно увеличится продолжительность навигации по всем рекам СССР. Что же касается Волги с ее большими искусственными морями при гидроэлектростанциях, то она будет открыта для навигации круглый год. Круглогодичная навигация установится и в бассейнах западнее Волги.
По всей территории СССР северные границы органического мира циркумполярно сместятся с юга на север. Огромные области воскреснут для более богатой органической жизни. Увеличится продолжительность вегетационного периода, а на юге настолько потеплеет, что можно будет ежегодно систематически снимать два полноценных урожая.
Арктический бассейн превратится в одну из самых продуктивных провинций Мирового океана.
Причем наибольшую продуктивность дадут промыслы вдоль всего советского побережья (от Баренцева до Чукотского морей), поскольку пояс континентальной отмели, охватывающий побережье, особенно благоприятен для развития морской фауны. Несравненно более доступными станут огромные минеральные богатства северных и восточных районов страны, которые сейчас «забаррикадированы» холодным летом и длительной суровой зимой. Поверхностные воды Атлантики и Северного Ледовитого океана, потеплев, насытят влагой воздушные массы, покрывающие эти бассейны. Возрастут осадки. Засуха в засушливых районах существенно сократится, а аридность наших пустынь и полупустынь уменьшится. Реки благодаря увеличившимся осадкам будут более полноводными и заставят наши гидроэлектростанции вырабатывать значительно больше электроэнергии — практически без дополнительных финансовых затрат. Прирост электроэнергии настолько увеличится, что перекроет расход электроэнергии на межокеаническую переброску воды в Беринговом проливе. Климат улучшится и за пределами СССР — в Западной Европе, Монголии, Северном Китае и Японии.
Канадский зимний антициклон, который господствует на северо-американском континенте, ослабнет, а это, естественно, улучшит климат на большей части континента. Между субарктическим климатом северо-восточных равнин (с продолжительной зимой, низкими температурами, коротким прохладным летом, небольшим количеством осадков) и южным поясом прерий сейчас существует контраст. Он будет сглажен за счет повышения зимних температур. Континентальность снизится. Вегетационный период возрастет, и холодные равнины, потеплев, смогут принять более тепло- и влаголюбивую растительность, в том числе сельскохозяйственные культуры. Вспомним, сколько исследований и проектов было посвящено тому, чтобы нейтрализовать влияние холодных течений Баффиновой Земли, Лабрадора, Кабота и других на восточное побережье Северной Америки.
В новых условиях их влияние значительно ослабнет, и климат Северной Америки, наконец, потеплеет. Залив св. Лаврентия откроется для круглогодичного плавания. В проливах Канадского арктического архипелага можно будет плавать в течение всего года, часто даже без сопровождения ледоколов. Экстрааридность Сахары и других пустынь мира снизится, и они станут более обитаемыми, чем ныне.
То же самое произойдет с нашей Среднеазиатской пустыней. Существует неверное мнение, будто эта пустыня повинна в иссушении нашего юга. Опровергая это мнение, советский климатолог А. А. Каминский утверждал обратное: «... не приток сухого воздуха из раскаленной пустыни Средней Азии благоприятствует возникновению засух в степях юга Европейской части Союза и в Казахстане, а, наоборот, северные воздействия создали и сохраняют названную пустыню».
Атмосферная и гидросферная оболочки Земли представляют собой как бы неразрывное целое — они «сцеплены» между собой трением, тепло- и влагообменом. Поэтому потепление в высоких широтах Северного полушария повлечет за собой потепление и в полярных широтах Южного полушария. Морское сообщение вдоль побережья Антарктиды станет более доступным, что упростит ее связь с остальным миром. Континентальный антициклон, господствующий над Антарктидой, несколько ослабнет и не будет столь непрерывным, как сейчас. Затоки воздушных масс, которые поступают с окружающих океанов, смогут тогда более свободно проникать в глубь материка, в центральные районы Антарктиды; а в настоящее время антициклон упорно держит оборону, лишь изредка пропуская эти затоки. Больше будет осадков, баланс льда антарктического щита также улучшится.
Более благоприятной для мирового климата станет в новых тепловых условиях и общая циркуляция атмосферы. Это будет касаться любой области земного шара. В пользу такого утверждения свидетельствуют палеогеографические данные и те следы растений, которые найдены в геологических разрезах различных областей земной поверхности.
Но попытаемся не заглядывать в глубь веков, а будем искать доказательства в нынешнем времени, в сегодняшних наблюдениях над живой природой, в которой, как в уменьшенной модели, спрессовано время. Чтобы не сопоставлять между собой огромные периоды, исчисляемые десятками тысяч лет, сравним обыкновенные сезонные колебания, которые можно наблюдать ежегодно. Так, в январе температурный контраст между экватором и Северным полюсом составляет 56°, а в июле — всего 28°. Это объясняется только тем, что летом на полюсе температура повышается до 0°, в то время как на экваторе, если мы вспомним, температурный режим практически постоянен: 27°—28°.
И вот в летний период, когда температурный контраст ослабевает с 56 до 28°, режим атмосферы становится спокойнее, осадков выпадает больше, континентальность умеряется.
Когда будет создан прямоток, в центре Арктического бассейна температурный режим в январе приблизится к современному летнему режиму. Естественно поэтому ожидать, что в циркуляции атмосферы и в ее тепло- и влагообмене с Мировым океаном наступят те же положительные изменения, которые сейчас наблюдаются лишь летом. При прямотоке они будут более продолжительными — охватят часть весны и осени.
Погодные и климатические флуктуации возможны и при новом тепловом режиме. Однако они будут происходить куда реже, и их амплитуда не будет столь большой. Если долгосрочные прогнозы (порядка нескольких лет) станут достаточно точными, то мы сможем предупреждать эти отклонения. Система прямотока настолько гибка, что позволяет регулировать поверхностную температуру Северной Атлантики, Европейского и Арктического бассейнов. Когда долгосрочный прогноз предскажет нам нежелательное похолодание или потепление, то путем регулирования прямотока можно будет «срезать» эти отклонения от нормы прежде, чем они разовьются.
Словом, управляемый, хорошо регулируемый прямоток станет истинным терморегулятором в северной очень холодной области Мирового океана, а отсюда — и планетарным регулятором климата.
Прежде чем переходить от второго к третьему этапу преобразования климата, необходимо тщательно выяснить, как растительный и животный мир отреагирует на смену экологических условий. Сегодня трудно определить, с какой скоростью растительные сообщества будут менять свои границы. Ботаники, несомненно, найдут средства, чтобы лес мог быстрее занять пространства, которые для него отвоюет тепло, чтобы северная граница леса быстрее подвинулась к побережью полярных морей. В условиях современного потепления Арктики эта скорость составляла около километра в год. Пониженный объем перекачки, на который надо будет пойти после уничтожения дрейфующих льдов, должен быть слишком продолжительным. После того как осуществится второй этап мелиорации климата и затем будет выдержана пауза в несколько лет, вновь начнется увеличение объема перекачки, а вместе с ним и новая ступень улучшения климата, когда последний по возможности приблизится к уровню микулинского межледниковья.
В Центральной Европе средние годовые температуры возрастут против второго этапа примерно на 0,5° С. При сохранении в принципе той же рисовки изотерм (рис. 29) ареалы минусовых изотерм несколько сократятся за счет расширения плюсовых изотерм. Следом за изменением границ изотерм изменятся границы растительности. На рис. 30 изображена карта растительности на территории СССР во время мгинского (микулинского) межледниковья. Практически это карта растительности предполагаемого третьего этана преобразования климата — ведь он, как уже говорилось, эквивалентен климату именно этого периода антропогена. Зона тундры и лесотундры, как видим, сократится до очень узкой полосы, которая к тому же на западе, видимо, совсем исчезнет и сохранится лишь на побережье Восточно-Сибирского моря и дальше на восток. Полярное побережье Европейской части СССР покроется хвойными лесами. Сильно продвинутся на север широколиственные леса. До меридиана Москвы дойдут с запада атлантические древесные породы, бук и граб в том числе. Широколиственные древесные породы как примесь к хвойным лесам расселятся от Урала к Дальнему Востоку. Под напором лесостепи несколько сместятся на юг северные границы пустынь Средней Азии. На территории СССР, как, впрочем, и на всех континентах, растительный мир (по сравнению со вторым этапом) обогатится тепло- и влаголюбивыми породами. На четвертом этапе, который явится эквивалентом лихвинского межледниковья, потепление будет продолжаться.
В Центральной Европе средняя годовая температура дополнительно возрастет еще на 0,5°. Обратимся снова к рис. 29 и увидим, что это дополнительное потепление еще больше сожмет и сместит ареалы минусовых изотерм, а изотермы с положительным знаком расширятся. Изотермы —20° и —18° на североамериканском и азиатском континентах исчезнут. Исчезнут, видимо, изотермы —32° и —30° с поверхности гренландского ледяного щита. Зато январская изотерма 8—9°, проходящая по Шпицбергенскому течению, опишет весь Шпицберген и приблизится к Земле Франца Иосифа. Принципиальные черты температурного поля сохранятся в основном такими, какими они были на втором и третьем этапах. В расселении растительности будет отмечаться некоторое дальнейшее смещение северных границ растительных зон в сторону полюса.