В поисках тепла

Дональд Трамп считает, что глобальное потепление придумали в Китае, чтобы сломить американскую экономику. Российские конспирологи подозревают заговор капиталистических стран и/или стран-покупателей ископаемого топлива, которые хотят подорвать спрос на российские уголь, нефть и газ — или чего-нибудь еще. Не прав никто: на самом деле в 1971 году о неизбежности глобального потепления первым публично заявил советский ученый.

Молодой советский кандидат наук Михаил Будыко, выпускник Ленинградского политехнического, не планировал, что задержится в теме климата Земли дольше, чем на один-два года. В Главную геофизическую обсерваторию имени Воейкова после окончания вуза в 1942 году он попал по распределению, так как не мог выбраться из блокадного города.

В 1991 году уже академик Будыко прогнозировал, что средняя температура воздуха «в начале XXI века повысится примерно на один градус по сравнению с температурой в доиндустриальном периоде» — ровно об этом британские метеорологи заявили в конце прошлого года.

«Будыко – один из великих климатологов, его работы произвели революцию в том, как ученые думали о климате в целом и в частности о роли альбедо ледового покрова. Его исследование «Тепловой баланс поверхности Земли», переведенное на английский Ниной Степановой в 1958 году, имело очень серьезное влияние на все последующие климатические модели в США и в других странах», — сказал в интервью N+1 Мотт Грин, историк науки из университета Пьюджет-Саунд в штате Вашингтон.

Будыко был ограничен возможностями науки своего времени и, как говорят, отличался своеобразным характером (некоторые американские источники прямо называют его «нескромным»), но его работа стала фундаментом российской и мировой климатической науки. Поэтому первый оценочный доклад Росгидромета об изменении климата и его последствиях для России 2008 года посвящен памяти советского ученого.

Узкий круг революционеров

В одном из интервью Будыко рассказывает, что защитил докторскую диссертацию в 28 лет, а через шесть лет уже возглавил ГГО. На посту директора, по собственному признанию, Будыко «мог делать что хотел» — ему выделяли финансирование, а он принимал решения, в том числе и по изданию того самого атласа теплового баланса Земли в 1958 году. Фактически Будыко на долгие годы стал «климатическим царем» СССР: например, даже после того, как он ушел из ГГО в Гидрологический институт, он был бессменным сопредседателем совместной советско-американской рабочей группы, просуществовавшей почти 20 лет с начала 70-х.

В том же интервью Будыко говорит, что годом ранее приехал в США и познакомился «со всеми американскими климатологами» того времени. Всеми двумя: Гельмутом Ландсбергом, который тогда отвечал за климатическую науку в Бюро погоды США, и Чарльзом Торнтуэйтом, автором классификации климатов, которая используется и сейчас. (скорее всего, это все же не следует воспринимать буквально; видимо, у Будыко были высокие стандарты)

Наука о климате до времен Михаила Будыко и его коллег была описательной, а от теоретиков, рассуждающих о том, как работает климат, практики-метеорологи в основном предпочитали держаться подальше. Более того, климат долго рассматривался как некоторое статическое равновесие, вокруг которого колеблются погодные условия — естественная изменчивость и ничего более, причем ее масштабы можно было оценить. Именно поэтому Ландсберг, один из тех двух американских климатологов, в 1946 году говорил, что исторические данные о погоде прошлого можно считать надежным индикатором для будущей погоды.

Для того, чтобы сдвинуть климат с места, нужна была еще кое-какая базовая физика атмосферы, и к началу XX века она уже была. Джон Тиндалл и Жан-Батист Жозеф Фурье (да, тот, который с рядами) более-менее разобрались с парниковым эффектом как таковым, то есть поняли, почему без атмосферы Земля была бы намного холоднее. А чуть позже Сванте Аррениус и Томас Чемберлин оценили парниковый эффект углекислого газа в атмосфере и влияние колебаний его концентрации на климатические условия. Аррениус подсчитал, как изменится глобальная средняя температура при удвоении концентрации CO₂ — у него получилось 5-6 градусов Цельсия. Сейчас чувствительность климата к удвоению концентрации углекислого газа оценивается примерно в 3 градуса.

(Прямые измерения концентрации CO₂ на Мауна-Лоа, на основе которых строится кривая Килинга, начались в 1958 году, данные за предыдущие годы получены из пузырьков воздуха в ледовых кернах. В 1896 году, когда Сванте Аррениус рассуждал об удвоении концентрации CO2, она составляла где-то около 290 ppm, сейчас — около 400 ppm).

Томас Чемберлин же сделал первые оценки различных элементов углеродного баланса на Земле — сколько углерода запасено в литосфере, океанах и органических резервуарах (например, в лесах), а сколько в атмосфере. Он справедливо заметил, что по сравнению с остальными резервуарами доля атмосферы очень мала, но осторожно усомнился в том, насколько она может быть устойчива к воздействию.

Без русских климатологов не обошлось и здесь. Чуть раньше, в 1884 году тот самый Александр Воейков, имя которого носит ГГО, писал в своей монографии «Климаты земного шара, в особенности России»: «Я думаю, что одна из важнейших задач физических наук в настоящее время — ведение приходно-расходной книги солнечного тепла, получаемого земным шаром, с его воздушной и водяной оболочкой». Сегодня это называется энергетическим балансом Земли, и именно за эту задачу в итоге взялся Будыко.

Прошли по льду

В первой половине XX века климатологи вообще-то главным образом пытались объяснить, как приходят и уходят ледниковые периоды (и заодно понять, не на пороге ли очередное оледенение — как нетрудно предположить, этот вопрос особенно любили журналисты). Глобальное оледенение, которое как-то начиналось и потом отчего-то вдруг заканчивалось, не очень стыковалось с идеей статического климата.

Сербский инженер, математик, астроном и вообще человек многих талантов Милутин Миланкович в начале 1920-х годов довел до ума идеи своих предшественников и рассчитал, как изменения параметров орбиты Земли и других планет — эксцентриситет, наклон оси и прецессия — влияют на климат и в частности на ледовый покров (и, следовательно, на альбедо, то есть отражательную способность поверхности). Эти циклы Миланковича руководят климатом Земли на горизонтах десятков тысяч лет, и это очень медленные изменения (существование которых никто не отрицает, просто разговор в проблеме антропогенного изменения климата совсем не о них).

Миланкович и те, кто развивал его идеи, пришли к одному очень важному моменту: они поняли, что изменение альбедо в результате изменения климата — более темная вода или почва на месте белого снега и наоборот — в свою очередь, тоже влияло на климат. Это типичная положительная обратная связь, которая может «раскачать» даже относительно слабые колебания.

Будыко же проблема морских льдов интересовала в очень практическом аспекте: в 1962 году он предположил, что в духе сталинского «Плана преобразования природы» их можно быстро растопить.

«Согласно Будыко, для этого было достаточно распылить над Арктикой сажу, собранную за несколько лет из отходов резиновой промышленности. Быстрое потемнение поверхности льда и снега должно было увеличить количество поглощенной солнечной радиации и привести к ускоренному таянию морских льдов», — пишет в своей статье географ из Государственного университета штата Нью-Йорк в Олбани Андрей Лапенис.

Статья Будыко «Некоторые пути воздействия на климат» во втором номере журнала «Метеорология и гидрология» за 1962 год, на которую, по-видимому, ссылается историк (точной ссылки там нет), вообще-то не упоминает никаких отходов резиновой промышленности. Там говорится, что если по итогам детальных исследований последствия полного исчезновения льда в Арктике будут признаны благоприятными, «полярные льды рано или поздно будут уничтожены». Детальные исследования показали, что благоприятного мало, но и Арктика пока не будет таять бесповоротно (максимум на лето).

«Расчеты теплового баланса показывают, что если можно было бы на один или два года покрыть поверхность льда тонким слоем темного порошка, то достигнутое в результате этого увеличение поглощенной радиации было бы достаточно для полного таяния морских льдов», — пишет Будыко, но тут же добавляет, что необходимое количество порошка будет слишком большим даже без учета того, что его постоянно будет смывать с тающего льда. Ни слова о резиновой промышленности, дальше в статье обсуждается возможность снизить испарение в северных морях с помощью мономолекулярных пленок.

В том же источнике Лапенис называет Будыко первым климатологом, получившим патент на эту свою технологию изменения климата. Но мне с сотрудниками Всероссийской патентно-технической библиотеки не удалось найти такое авторское свидетельство или патент ни в общей базе, ни в базе документов ДСП (для служебного пользования).

В интервью Будыко рассказывал, что одна научная работа естественным образом вела его к другой, и вся траектория его карьеры была как бы даже неизбежной. Тепловой баланс и влияние альбедо арктических льдов сложились в первую энергобалансовую математическую модель климата (1968 год). С такой моделью Будыко заинтересовался не только солнечным излучением, но и «атмосферными» факторами, а именно концентрацией парниковых газов и аэрозолей (первые усиливают парниковый эффект, а вторые, наоборот, охлаждают планету).

Американский Центр оценки зарубежных прикладных исследований (FAS AC) в сентябре 1993 года представил доклад о состоянии климатических исследований в бывшем Советском Союзе. В документе, в частности, говорится, что в части оценки теплового баланса и анализа среднегодовых температур в Северном полушарии западные ученые «догнали» команду Будыко только к началу 1980-х годов.

Но самое главное, по крайней мере, для целей этой статьи — относительная легкость, с которой воздействие человека, получается, могло бы коренным образом изменить облик Арктики, видимо, и заставила Будыко задуматься, не можем ли мы что еще изменить своим непосильным трудом.

К 1970-м годам Будыко уже полностью сконцентрировался на изучении изменения климата. Своеобразный подход, который предложили советские ученые — использование данных о климате прошлого из геологических реконструкций, например, по ледовым кернам — по его словам, был «единственным способом сделать что-то с минимальными затратами». Мощных компьютеров, на которых с самого начала работали американские коллеги, у советских климатологов не было, им оставался только «подход бедняков» (тоже цитата).

Идея здесь была следующая: методично «реконструируя» данные о температуре и параметрах атмосферы вроде концентрации CO₂ из косвенных палеоклиматических данных, можно оценить чувствительность климата к изменению тех или иных факторов и так найти для климата будущего «аналоги» в прошлом. Здесь есть скрытое предположение о том, что климатическая система будет одинаково реагировать на одинаковые изменения в энергобалансе, по каким бы причинам эти изменения ни происходили.

Этот метод не требует вычислительных мощностей, необходимых для работы со сколько-нибудь сложными климатическими моделями, но и значительно менее точен из-за ограниченности и точечности данных о климате прошлого. Из-за этого советского изобретения однажды чуть не разругались участники Межправительственной группы экспертов по изменению климата (IPCC): в 1989-1990 годах, когда готовился первый доклад, уже было понятно, что метод палеоаналогов недостаточно хорош, но советские ученые стояли насмерть.

Потепление близко

Настойчивость (если не упертость) Будыко оправдала себя в случае с главным вопросом климатической науки его времени. В 1971 году он представлял Советский Союз в рабочей группе авторов доклада Study of Man’s Impact on Climate (SMIC) — далекого прообраза нынешних оценочных докладов Межправительственной группы экспертов по изменению климата, подготовленного к международной конференции в Стокгольме в 1972 году. Авторы доклада согласились, что человек влияет на климат, но не договорились о том, как — какой эффект в конечном итоге пересилит, потепление от парниковых газов или похолодание от загрязнения атмосферы аэрозольными частицами. Вывод был один: нужно больше научных исследований, господин.

В том же году в Ленинграде прошла международная конференция по климатологии, где Будыко возглавлял оргкомитет. Выступая с заключительной речью, он заявил, что абсолютно уверен в грядущем глобальном потеплении. Двадцать лет спустя ученый вспоминал, что реакция на это заявление была особенно болезненной: «в данном случае 100% специалистов возразили [мне], многие из них были моими близкими друзьями — моя позиция была более-менее определенной, но мне никто не поверил».

Всего через четыре года американский климатолог Уоллес Брокер напишет в Science статью, которая на западе станет официальной точкой отсчета для термина «глобальное потепление». Но и там в заголовке все еще стоял вопросительный знак.

Тем временем, советские граждане-то уже все знали о предстоящем изменении климата: Будыко активно отвечал на их вопросы в «Правде», «Известиях» и других газетах. Вот, например, в «Известиях» 1972 года корреспондент спрашивает: не объясняются ли причуды погоды, которые волнуют читателей (во все времена), тем, что человек «взбаламучивает» атмосферу? Будыко отвечает, что вопрос этот «чрезвычайно интересен», объясняет разницу между погодой и климатом, рассказывает о парниковом эффекте и аэрозолях (!) и заключает, что «к концу XX века изменения климата могут быть уже заметными <…> [он] будет в основном теплее, чем сегодня».

Или вот «Правда» от 25 июня 1972 года: Будыко в своей заметке опять подробно объясняет, как человек влияет на климат, а также подчеркивает, что в прошлом изменения климата происходили в течение тысячелетий — но сейчас «столь резкое изменение климата может произойти в течение нескольких десятков лет». В вопросах и ответах климатическому скептику Алексея Кокорина из WWF России есть вопрос, на который советский академик Будыко ответил еще до того, как вышел фильм «Иван Васильевич меняет профессию».

Наконец, из «Литературной газеты» 1975 года: в интервью Будыко подчеркивает, что «столь резкое изменение климата на протяжении короткого исторического периода создаст громадные трудности для многих стран: они окажутся перед необходимостью самым существенным образом изменить существующую систему земледелия и других отраслей хозяйства, так или иначе зависящих от климатических условий. А это в свою очередь потребует громадных капиталовложений». В других новостях сорок лет спустя, только развивающиеся страны оценивают свои затраты на борьбу с изменением климата и адаптацию к его последствиям до 2030 года как минимум в 3,5 триллиона долларов.

Учитывая, какие «статьи» об изменении климата сейчас публикует официальный печатный орган правительства РФ, это повод чуть-чуть потосковать по советской журналистике. (Статья по ссылке — это творчески переосмысленный перевод англоязычной заметки Би-би-си месячной давности, исходная статья в Nature Climate Change не имеет никакого отношения к Парижскому соглашению, а «один из авторов скандальной статьи британский ученый Ник Люис» — никакой не автор и в «статью» попал только через Би-би-си)

Неисправимый оптимист

«При существующих темпах хозяйственного развития деятельность человека может в близком будущем привести к изменениям глобального климата. Через 20-30 лет эти изменения начнут оказывать заметное влияние на условия хозяйственной деятельности, через 50-80 лет они коренным образом изменят эти условия на территории многих стран», — написал Будыко в небольшой брошюре об изменении климата 1972 года.

Особенно интересно, что именно он имел в виду под «коренным образом». Авторы заметки в журнале New Scientist в августе 1989 года цитируют выступление Будыко на британском телевидении: «Климатическая катастрофа в будущем маловероятна, потому что главная идея такой катастрофы — это аридизация континентов. На подавляющем большинстве территорий ситуация с осадками будет лучше <...> Глобальное потепление — это хорошо. Оно увеличит урожаи во всем мире». На Землю вернется рай.

С мыслью о том, что есть и хорошие новости, он долго оставался в меньшинстве: в 1988 году на конференции в Гамбурге Будыко заявил, что, помимо прочего, изменение климата может сделать плодородной тундру — журналистке Nature один из делегатов сказал, что восприняли эту идею примерно так же хорошо, «как ругательства в церкви».

В той же заметке New Scientist говорится, что Будыко ожидал «существенного увеличения количества осадков в Сахаре», возможно, уже к концу 1990-х годов. С этим вышло не очень: количество осадков в Сахаре почти не изменилось, говорится в последнем обзорном докладе IPCC, там все так же менее 25 миллиметров осадков в год. А в Сахеле, пограничном регионе между пустыней и тропическими лесами к югу, опустынивание наблюдается, но оно носит точечный характер — специалисты NASA говорят, что Сахара пока не уверенно движется на юг, а как бы накатывается и отходит, как песчаное море. В Центральной Азии, где Будыко тоже прогнозировал значительное (до полутора раз) увеличение количества осадков, резких перемен тоже не видно.

Мысль Будыко о том, что некоторые страны — особенно Канада и Советский Союз, говорится в той же заметке — могут что-то выиграть от изменения климата, совершенно справедлива: вот отопительный сезон в России действительно стал чуть короче и, видимо, продолжит сокращаться в будущем, чем не экономия топлива. Или улучшение условий для сельского хозяйства, которое, по данным российских климатологов, и правда произошло, по крайней мере в части увлажнения.

Другое дело, что этот выигрыш может оказаться непродолжительным или не оправдать сопутствующие потери — иными словами, как бы деньги, сэкономленные на паре недель без отопления, не пришлось тут же потратить на тушение дополнительных природных пожаров те же пару недель, а то и месяц. В общем, ложка меда в бочке дегтя, а не наоборот.

В большинстве поздних иностранных источников позиция Будыко подается довольно категорично: странный советский товарищ обещает рай на Земле, остальные ученые настроены крайне скептически. Его увлечение активными воздействиями на климат — геоинжинирингом — и сомнения в возможности быстро и сильно снизить выбросы CO₂ в энергетике кое-где даже считались политически мотивированными (мол, СССР, а потом и Россия не хочет терять экспорт нефти и газа).

Но, по-видимому, Будыко не отрицал и возможные негативные последствия изменения климата. В тех же советских газетах ученый регулярно писал, что «разработку методов предотвращения неблагоприятных колебаний [климата] надо начать безотлагательно». А в лекции по случаю вручения ему японской награды Blue Planet Prize в 1998 году, «за значительный вклад в решение глобальных проблем окружающей среды», довольно подробно перечисляются все традиционные отрицательные последствия, от распространения болезней и вредителей на север и подъема уровня Мирового океана до снижения урожайности.

Пару лет назад в рамках глобальной пиар-акции Всемирной метеорологической организации (ВМО) телевизионные метеорологи со всего мира записывали «прогнозы погоды будущего» как бы из 2050 года, используя вероятные сценарии развития событий — рекордные ураганы, волны жары, засухи, лесные пожары, ничего необычного, просто новости в конце дня. Рекомендую посмотреть, как это выглядело у Метео-ТВ: там открывают пляжный сезон на Белом и Баренцевом морях. Это, наверное, хорошо, если вы хотите съездить отдохнуть на Новую Землю, и не очень, если вы морское млекопитающее и в Баренцевом море живете.

Коренные изменения климата через 50-80 лет у Будыко — это как раз тогда.

Ольга Добровидова