Погода – Климат – Человек

1. Краткий обзор и слова благодарности

Природный климат – одно из важных условий нашего существования. Уже по одной этой причине на протяжении веков климат был и остается важнейшей темой человеческой рефлексии. С самого начала, а впоследствии все чаще и чаще высказывалось предположение или даже уверенность в том, что климат не просто является основой человеческой цивилизации, но также порождает и обусловливает ее особые формы, прогресс или, наоборот, отставание. В зависимости от климатической зоны человек может быть обласкан природой или, наоборот, страдать от нее. Впрочем, люди не просто подвержены влиянию климата, но и сами воздействуют на него своей жизнедеятельностью, как мы все чаще убеждаемся в последнее время.

Вызванное человеческой деятельностью глобальное изменение климата привлекает к себе все больше внимания. Сегодня всем известно понятие «парниковый эффект». Как заметил один из депутатов Конгресса США, потепление климата – «это главная угроза для нашей планеты». По итогам исследования, проведенного Институтом Гэллапа в индустриальных странах, глобальное изменение климата оказалось на первом месте в рейтинге опасностей. Этот процесс вызывает беспокойство даже среди ученых, которые взывают к общественности и все чаще предупреждают о грозящей климатической катастрофе.

В нашей книге мы рассмотрим и обсудим все эти вопросы, поместив их в политический, культурологический, экономический и исторический контекст. Это далеко не новая тема, и хотя сегодня проблема климата разрабатывается главным образом в рамках научных концепций, на ее обсуждение по-прежнему влияют культура и общество.

Во введении мы дадим краткий обзор разделов нашей книги, а также выбранного нами подхода к вопросу взаимоотношения климата и общества. Тема климата затрагивает многие общественные институты. Она актуальна как для повседневной жизни, так и для науки, политики, экономики и международных организаций. При этом сам термин «климат» в разных сферах приобретает абсолютно разные значения. С одной стороны, существует современное естественнонаучное понятие, которое, как считают многие, является единственно верным; но есть еще и повседневные, формировавшиеся на протяжении веков представления о погодных явлениях, климатических условиях и влияниях. Научное понимание климата не искоренило раз и навсегда обыденные взгляды на эту проблему. Общепринятые представления о климате по-прежнему играют важную роль в повседневной жизни общества. Параллельно существуют различные идейные течения, из которых возникают социальные и политические акции. В этой книге мы попытались классифицировать и описать различные грани понятия «климат».

Во второй главе «Как менялись представления о климате» описывается процесс, в результате которого проблема климата получила общественное и политическое звучание. В ней мы обсуждаем общественное и социальное измерение климата и то, как оно менялось – или не менялось – в ходе исторического развития. Тесная связь между климатом и обществом проявилась очень рано, и особенно это касается взаимосвязи климата и самочувствия человека. Мы приведем доказательства этой взаимосвязи. До того, как понятие климата перешло в ведение науки, обычно о климате говорили только применительно к тем областям, где жил или мог жить человек. Так, например, о климате океанов речи быть не могло. Раньше климатология была лишь чем-то вроде вспомогательной описательной науки при географии, и в центре ее внимания находилось физиологическое и психологическое воздействие более или менее статичного климата на человека. В современной науке, напротив, исходят из более комплексного понятия климата.

В третьей главе под названием «Климат как состояние и ресурс» мы рассматриваем климат в том виде, в каком он существует без участия человека. Он предстает в виде стабильного фактора окружающей среды, который задает определенные рамки для деятельности человека и общества и связан с прогнозируемыми рисками. Собственно, индивид может ощутить на себе влияние климата только в этом виде, поскольку временная шкала климатических изменений соответствует временной шкале человеческого опыта, а нередко даже выходит за ее границы. В этой связи климат можно сравнить с игровым автоматом, который, в соответствии с неизменными законами вероятности, время от времени выдает различные суммы денег. Можно быть уверенным в том, что хотя и редко, но все же иногда выпадают крупные выигрыши. Некоторые игроки – вопреки логике – после крупного выигрыша (климатического экстремума) ожидают наступления продолжительной полосы неудач (непримечательного с точки зрения климата периода). Если долгое время отслеживать результаты игры (погоду), то можно определить вероятности (для «нормальных состояний» и экстремумов) и разработать рациональные стратегии на основе ожидаемых проигрышей и выигрышей.

В главе 4 «Климат как риск и угроза» мы рассматриваем климат уже не как «константу», а как переменную. Сюда же относится актуальный сегодня – но, как мы увидим, не только сегодня – аспект антропогенного изменения климата.

В главе 5 «Манифест Цеппелин»1 в нескольких гипотезах изложено то, что необходимо для выработки сбалансированной и эффективной политики в сфере климата. Несомненно, тема климата и его воздействия на наше общество слишком важна, чтобы полностью доверить ее решение представителям естественных наук, которые неоднократно терпели неудачу уже из-за непонимания собственной сопряженности с элементами культуры.

Рисунки 1 и 2 нам предоставили Ф. В. Герстенгарбе и П. Вернер, они же указали нам на книгу Умлауффа. Рисунок 22 мы получили от Д. Брайя, рисунки 4 и 7 от Х. Шмидта, рисунок 15 от Райнхарда Восса и Матиаса Дорна, рисунок 18 от Кристофа Хайнце. Все рисунки были отредактированы Б. Гардейке, за компьютерную обработку текста мы благодарим И. Лизнер. Также мы выражаем признательность Х. Лангенбергу, Г. Флезер, Е. Майер-Раймер и Патрику Хаймбаху за критические замечания по прочтении рукописи. По отдельным вопросам мы консультировались с Ульрихом Шуманом и Моджибом Латифом. Всем этим людям мы выражаем глубочайшую признательность. Отдельное спасибо также Себастьяну Бельзеру, который привел данный текст в соответствие с английским вариантом рукописи. Наконец, мы очень признательны Барбаре Штер за то, что она внимательно прочитала и откорректировала наш текст.

Введение

2. Как менялись представления о климате

Наблюдения и объяснения климатических процессов в самом общем виде можно разделить на три важных этапа. Эти этапы не только приходятся на различные исторические периоды и имеют разную продолжительность, но, кроме того, выражают разные интересы, методики наблюдения и подходы к объяснению, имеющие свою определенную аудиторию.

Интерес человека к вопросам климата возник очень давно. На первом этапе в центре внимания находился человек, т. е. первоначально люди были заняты поиском механизмов влияния климата на сущность человека, его характер и здоровье.

Лишь на исходе XIX века, по крайней мере в науке, утверждается чисто физический подход к изучению климата. Одновременно с этим начинает формироваться особая наука, занимающаяся исследованием климата. Это второй этап развития представлений о климате. С точки зрения общества, такого рода наука была важна тем, что она предоставляла таблицы, карты и атласы, описывающие средние климатические условия, а также характер и частоту экстремальных явлений. Все это находило практическое применение в сфере планирования. На данном этапе климат трактовался как объективный феномен, тогда как на первом этапе он рассматривался в качестве ресурса, приносящего либо ущерб, либо пользу людям, живущим в определенной климатической зоне.

Сегодня мы переживаем третий этап, когда климат уже не является просто данностью, но в какой-то мере может быть изменен самим человеком. Происходит своего рода возврат к темам первого этапа. Поскольку климат меняется – будь то по антропогенным или естественным причинам – неравномерно, он снова утрачивает свою «беспристрастность». На географической карте можно выделить тех, кто «выиграл» от климатических изменений, и тех, кто «проиграл», или же определить, кто «проиграл» больше, а кто меньше. «Изменение климата» превратилось в политическую категорию, причем знания об этом процессе служат аргументом в процессе внедрения социальных стратегий и ценностей. Исследования механизмов изменчивости климата становятся менее важными, чем исследования воздействия климата на экологические и социальные системы. Само слово «климат» покинуло башню из слоновой кости, в которую его поместила сначала дескриптивная, а затем аналитическая естественная наука. Среди современных исследователей климата все реже можно встретить оторванных от практики ученых и все чаще – экспертов, которые выступают по радио и телевидению и рисуют картину безрадостных перспектив, заставляя общественность замирать от страха.

Александр Гумбольдт (1769–1859) относится к числу заинтересованных наблюдателей климата первого этапа. В первом томе своего произведения «Космос: план описания физического мира» (1845) он так описывает климат:

изменения в атмосфере, которые видимым образом воздействуют на наши органы: это температура, влажность, изменение давления на барометре, спокойное состояние воздуха или воздействия разнонаправленных ветров, сила электрического напряжения, чистота атмосферы или смешение ее с более или менее вредными газообразными эксгаляциями, наконец, степень обычной прозрачности или ясности небосвода, что важно не только для усиленного теплового излучения почвы, органического роста растений и созревания плодов, но и для чувств и общего состояния души человека».

В своем описании климата Гумбольдт, с одной стороны, обращает внимание на возникновение и состояние климата в зависимости от определенных геофизических и атмосферных процессов, а, с другой стороны, указывает на влияние климата на человека в целом и на его самочувствие.

Наступивший в конце XIX века перелом в понимании климата и связанная с этим постановка климатических исследований на научную основу привели к возникновению нового понятия климата. В нем акцент делается на том обстоятельстве, что климат, как писал известный австрийский метеоролог Юлиус фон Ханн (1839–1921), охватывает всю «совокупность метеорологических явлений, характеризующих среднее состояние атмосферы на том или ином участке земной поверхности».

Интерес к физическим, психическим и социальным влияниям климата ослабевает, а на первый план выходит описание климата на основе инструментального определения его переменных. Отныне различают климат и погоду. Погода – это мимолетное состояние атмосферы в данном месте в данный момент. По сравнению с погодой, климат гораздо менее изменчив, охватывает бóльшие временные промежутки и, как правило, простирается на бóльшие географические территории. Серии измерений и наблюдений атмосферных переменных, в первую очередь температуры и осадков, на протяжении продолжительных промежутков времени позволили представить климат в виде количественных и статистических величин. Особую роль, начиная с этого момента, играет статистический метод наблюдения климата в значении среднего состояния атмосферы. Таким образом, изучение климата заключается прежде всего в сравнительном измерении и классификации средних показателей изменяющихся погодных условий на протяжении длительных периодов времени. В результате климат оказывается более или менее статичным и ограничивается ближайшими к земле слоями атмосферы. Глобальный климат есть не что иное, как сумма всех региональных климатов.

Когда в 20-е годы прошлого века благодаря техническим инновациям отпала необходимость ограничивать эмпирическое наблюдение климата поддающимися измерению состояниями атмосферы непосредственно у поверхности Земли, начался третий этап изучения климата. Климатология окончательно утвердилась в статусе специальной науки, занимающейся едва ли не исключительно физическим описанием климатических процессов. Физики стали все чаще обращаться к исследованию атмосферных и океанических явлений. Традиционная связь с географией ослабевала, давая простор для новой дисциплины – физики атмосферы и океана. Вследствие этой смены концепций вопросы влияния климата на биосферу и человека все больше отходили на задний план. В этом переходе климатологических исследований на новую научную основу можно выделить три особенности:

1) Расширяются наши знания о будущих и прошлых климатических условиях на Земле. На смену концепции более или менее постоянного – по крайней мере, в исторический период – климата, долгое время доминировавшей в науке ХХ-го века, пришло понимание того, что климат необходимо рассматривать как переменную величину применительно к любому отрезку времени1. Такой подход, наряду с анализом факторов воздействия на климатическую систему, ведет к осознанию того, что климат может меняться под влиянием человеческой деятельности. И действительно, сегодня многие исследователи климата полагают, что за последние 100 лет климат уже существенно изменился вследствие человеческой активности и будет меняться дальше.

2) Климатическая система теперь может быть измерена на больших территориях при помощи спутников. Правда, пока динамические ряды данных, полученных через спутник, ограничиваются небольшими временными промежутками, так что их использование в исследовании долгосрочного развития климата тоже ограничено. Становится возможным квазимоментальное «синоптическое» отображение по крайней мере физического состояния атмосферы (погоды). К этой цели еще в конце XVIII века стремилась метеорологическая сеть «Societas Meteorologica Palatina» (1781–1792), учрежденная Маннгеймской академией наук. Сегодня это совершенно обычная процедура, без которой был бы невозможен ежедневный прогноз погоды.

3) Математизация физики повлекла за собой математизацию океанографии и климатологии. Атмосферные и океанические процессы описываются при помощи математических уравнений. До изобретения ЭВМ эти уравнения могли быть решены лишь в весьма упрощенном виде, поэтому исследовались только самые важные взаимосвязи. Развитие ЭВМ позволило реализовать более сложные климатические модели, с помощью которых можно максимально приближенно к реальности показать природные процессы и степень их подверженности антропогенным воздействиям. Данные климатические модели в исследованиях климата выполняют функцию экспериментальных построений1.

После того как благодаря новым методам было достигнуто более глубокое понимание процессов в климатической системе и в динамике климата, климатология в последние годы оказалась в центре внимания науки и общественности.

3. Климат как состояние и ресурс

3.1. Климат как аспект восприятия окружающей среды

Климат открывается человеку только в виде совокупности погодных явлений в месте его проживания, поэтому с точки зрения восприятия окружающей среды климат – это «типичная погода». Так, мы замечаем, что в какие-то годы лето было очень теплым и сухим, а в какие-то – дождливым, что время от времени случается сразу несколько сильных бурь, а в отдельные зимние периоды бурь не бывает вовсе. Не стоит путать понятие «типичная погода» с понятием «средняя погода»: первая определяется частотностью экстремальных явлений, последняя есть математический артефакт, не существующий в реальности.

Наш опыт наблюдения за типичной погодой служит основой для хозяйственной деятельности. Для некоторых поселенцев недавно открытых земель этот опыт был болезненным. Понаблюдав за погодой в течение первых нескольких лет, они сделали преждевременные выводы относительно последующих лет. Опыт такого рода ограничивается доступными для наблюдения частями населенной местности, а также часто используемыми судоходными путями. Восприятие климата в этом значении не выходит за рамки процессов и явлений у поверхности земли, таких как температура, ветер, осадки, солнечное сияние. Выражаясь научным языком, понятие климата сводится к пограничному слою атмосферы, как правило, в средних широтах.

Термометр, изобретенный около 1600 года Галилео Галилеем, и барометр, сконструированный в 1643 году Эванджелистой Торричелли, стали первыми техническими приборами для первого этапа, продлившегося вплоть до 20-х годов прошлого столетия. Это был период инструментальных метеонаблюдений, ограниченных земной поверхностью. Поистине революционные изменениея в этих инструментальных наблюдениях начались в 1920-х годах с использования воздушного шара для измерения климатических переменных на различной высоте. В этом направлении климатология развивается до сих пор. Сегодня важным источником информации являются спутниковые измерения.

Еще несколько десятилетий назад климатология была дескриптивной дисциплиной, в задачи которой входило составление разного рода карт и таблиц. Выдающийся метеоролог конца XIX–начала ХХ века, профессор Венского университета Юлиус фон Ханн (1839–1921) в первом издании своего, долгое время считавшегося хрестоматийным справочника по климатологии1 пишет: «Наука о климате … имеет своей задачей познакомить нас со средними состояниями атмосферы над различными областями земной поверхности».

В самосознании метеорологов прошлого века климатология понималась как один из аспектов географии. Метеорология – как раньше, так и теперь – есть нечто отличное от климатологии, поскольку метеорология занимается главным образом физикой процессов в атмосфере. Прогноз погоды – по общему мнению, основная задача метеорологов – долгое время составлялся при помощи довольно сомнительных, с современной точки зрения, методов (например, на основе классификации метеоусловий или выискивания схожих ситуаций в прошлом). Лишь с появлением ЭВМ в конце 1940-х годов метеорология обрела более прочный научный фундамент.

В основном повседневный опыт наблюдений связан с суточным и годовым ходом: утром, до восхода солнца холоднее всего, влажность воздуха максимальна, и происходит конденсация влаги. На рисунке 1 показан суточный ход погоды летом в Германии. Максимальная температура достигается около 14 часов, до 6.00 отмечается самая низкая температура. Разница температур около 5° в прибрежном регионе близ Варнемюнде гораздо меньше, чем в глубине материка в Потсдаме: там амплитуда дневных колебаний температуры – примерно 7 °С.

Годовая динамика температуры, т. е. увеличение или уменьшение теплоты воздуха, лежит в основе различения времен года. На рисунке 2/3 выборочно отображены климатические диаграммы дневных и ночных значений средней нормы осадков и средних температур в течение года.

Рис. 1. Ход среднесуточной температуры в июле в Варнемюнде (на побережье Балтийского моря) и в Потсдаме

В нашем сознании самый холодный и самый теплый месяц ассоциируется с зимой и летом. На самом деле «официальные» времена года определены астрономически. Это определение полностью соответствует метеорологической дефиниции, хотя в контексте метеорологии правильнее было бы, наоборот, называть месяцы декабрь-январь-февраль зимой, март-апрель-май – весной и так далее. Слово «зима» следовало бы заменить словом «северная зима», так как в южном полушарии декабрь, январь и февраль, разумеется, в среднем самые теплые месяцы в году.

Поскольку деление года на четыре сезона базируется на наблюдении за изменениями температуры, оно не совпадает с динамикой долготы или краткости дней. Дело в том, что в умеренных климатических зонах Земли минимальные температуры не выпадают на самый короткий день, точно так же как максимальные не выпадают на самый долгий. Эту разницу легко объяснить с точки зрения физики: максимальная температура воды в ванной достигается не тогда, когда поступает самая горячая вода, а когда поступающая вода теплее, чем вода в ванной (если пренебречь другим процессами).

Характерная динамика температур в течение года для некоторых точек земного шара показана на рисунках 2 и 3. На примере Гамбурга (Германия) и Хобарта (Австралия) четко прослеживается противоположность северного и южного полушарий, равно как и отсутствие явно выраженного годового цикла в тропических регионах, например, в Дарвине на севере Австралии или в Боготе на севере Южной Америке.