Краткая история климатологии, страница 7

В 1960-х годах появилось множество весьма грубых моделей климатических изменений, некоторые из них предрекали вероятные климатические катаклизмы. На это следует обратить внимание, потому что климатологи начали понимать, что не существует понятия «нормальный климат». К этому времени уже были накоплены достаточно длинные ряды наблюдений, которые указывали, что погодные системы не всегда возвращаются к стабильному среднему состоянию. Традиционное представление о климате как результате саморегулирующегося баланса природных явлений заменилось картиной непрерывных изменений климата. Соответственно, обратные связи стали восприниматься не как механизм возврата к равновесию, а как  механизм, стремящийся увести систему к кардинально новому состоянию.

В течение 60-х годов ХХ века ученые твердо установили, что разумные результаты могут быть получены с помощью физических моделей только тогда, когда они достигнут уровня, способного охватить численными расчетами целиком движение всей атмосферы. Одной из проблем была малая мощность компьютеров. Другая проблема заключалась в трудности описания общей циркуляции атмосферы. Никакой компьютер не поможет, пока не будут представлены правильные уравнения для таких сложных эффектов, как, например, превращение водяного пара в дождевые капли или снежинки.

Вместе с тем продолжали развиваться и упрощенные модели,   которые позволяли оценить важность отдельного эффекта и при необходимости учесть его в более совершенных моделях. Так, Будыко построил очень упрощенную модель, с помощью которой анализировал глобальный баланс радиации, учитывая поступающую и отраженную радиацию на всех широтах и рассчитывая суммарный баланс. Он обнаружил, что при заданных условиях (состав атмосферы и поступающая солнечная радиация) планета может иметь более одного состояния обледенения. Если планета пришла в современное состояние в результате охлаждения после более теплого предыдущего климата, альбедо океанов и суши будет относительно низким, поэтому планета сможет остаться полностью свободной ото льда. Однако если планета пришла в современное состояние в результате потепления после ледникового периода, сохраняя кое-где снежный покров, отражающий солнечное излучение, она вполне может вернуться обратно в свое холодное состояние.

Теперешние условия на Земле в рамках модели выглядят достаточно стабильными. Но даже незначительное потепление, согласно выводам Будыко, переведет систему в критическое состояние. Глобальные температуры резко возрастут по мере того, как ледовый панцирь растает полностью. В результате планета всюду станет теплой в течение всех сезонов, а уровень океана резко повысится как в эпоху динозавров. Если же температура понизится немного по сравнению с современным уровнем, уравнения приведут к другой критической точке. Здесь температура будет понижаться и далее, по мере того как океаны будут покрываться льдом. В результате Земля полностью покроется ледовым панцирем. Будыко считал, что наша эпоха является эпохой приближающейся катастрофы, ведущей к уничтожению высших форм жизни на Земле. К похожим выводам приходили и некоторые другие ученые.

В 1969 г. американский исследователь Сэллерс (William Sellers) построил несколько отличную от схемы Будыко модель, в которой возможные вариации от среднего состояния современной атмосферы анализировались для каждой заданной широты. Климатологов поразило, что, хотя модель Сэллерса использовала совсем другие уравнения, чем модель Будыко, она также приближенно воспроизводила современный климат и одновременно показывала чрезвычайно высокую чувствительность к небольшим вариациям параметров. Так, если энергия, получаемая от Солнца, уменьшится на 2% и более, например, вследствие запыления атмосферы, модель приведет к ледниковому периоду. Другая «критическая точка», соответствующая значительному потеплению климата, согласно модели Селлерса,  может быть достигнута в результате растущей человеческой активности в области промышленного производства.