Намеренные изменения климата

На протяжении долгого времени человек и климат активно сосуществуют. Климат воздействует на природную среду и изменяет ее. Хозяйственная деятельность человечества более или менее приспособлена к существующим ландшафтно-климатическим условиям. Однако человек все время вынашивает мечту изменить климат и сделать его более благоприятным. Многовековая мечта человечества заключается в том, чтобы, воздействуя на процессы формирования климата, создать комфортные условия для своего существования. Все больше человечество склоняется к мысли искусственного воздействия на погоду и климат.

Техническая оснащенность человечества настолько велика, что она в состоянии изменить не только региональный, но и глобальный климат. Сдерживают от осуществления глобальных проектов только неизвестные неблагоприятные последствия и также возможность развития различных катастрофических явлений.

В результате хозяйственной деятельности человека на больших площадях были уничтожены леса, произошло опустынивание огромных территорий, в широких масштабах осуществлялись ирригационные и мелиоративные работы. Немаловажное влияние на формирование локального и регионального климата оказывали осушение болот, создание искусственных водохранилищ, строительство крупных населенных пунктов, промышленных центров и обширных городских агломераций, развитие наземного и воздушного транспорта и т. д.

Сооружение любого крупного промышленного объекта оказывает влияние на локальный климат. Допустим, сооружается крупная гидроэлектростанция. В процессе строительства ГЭС расширяется русло реки, стабилизируется в ее бассейне судоходство, обводняются и орошаются значительные территории. Одновременно с этим происходит существенный подрыв базы рыбного хозяйства. Обширное зеркало водохранилища сильно меняет гидрометеорологические условия. В зонах умеренного климата меняются интенсивность ветров и влажность, а в полупустынных и пустынных районах создаются своеобразные климатические оазисы. Водохранилища в пустынях- это средство снижения жары и увеличения увлажненности воздуха, благоприятно воздействующее на живой организм.

Большую пользу приносят сельскому хозяйству полезащитные лесные полосы. Высаженные стройными рядами деревья по краям полей уменьшают силу иссушающих ветров-суховеев, уменьшают ветровую эрозию, меняют режим температур, испарения и влажности воздуха. Благодаря созданию полезащитных полос в степных районах Советского Союза был не только спасен почвенный слой на обширных площадях, но и созданы предпосылки для стабильной урожайности зерновых культур.

Но не только созданием полезащитных лесных полос можно избежать пагубного воздействия засухи. В сухих районах Советского Союза ежегодная сумма атмосферных осадков колеблется в довольно широких пределах - от 150 до 400 мм в год. Да и время выпадения осадков бывает разным. Поэтому главная задача в борьбе за урожай, в борьбе против засухи состоит в том, чтобы не просто увеличивать искусственным путем общее количество атмосферных осадков, а вызвать дождь, создать более благоприятный режим речного и подземного стока и улучшить температуру приземного слоя воздуха именно в период вегетации сельскохозяйственных культур.

Целый ряд мероприятий приводит к локальному изменению режима почвенного увлажнения. В ряде мест создаются своеобразные микроклиматы, но такие действия не оказывают существенного влияния на общий климат территории. Поэтому в последние годы в ряде стран расширились исследовательские работы по искусственному воздействию на атмосферные процессы с целью создания благоприятных погодных условий на более или менее обширных территориях.

Первые опыты подобного направления стали проводиться довольно давно. Во время второй мировой войны, когда необходимо было обеспечить бесперебойные полеты самолетов, проводились эксперименты по рассеиванию туманов над аэродромами. Для этого по обеим сторонам посадочной полосы прокладывались трубы с многочисленными мелкими отверстиями, направленными вертикально. Под большим давлением через трубы пропускалось горючее вещество, которое, выходя через отверстия тоненькой струйкой, загоралось. Над аэродромом искусственно создавался слой теплого воздуха. Капли тумана конденсировались и испарялись, и над посадочной полосой образовывалось пространство без тумана. Видимость на определенное время улучшалась.

В настоящее время проводятся серьезные работы по разработке методов и способов активного воздействия на облака и туманы. Осуществлены удачные опыты по рассеиванию тумана и облачности при температурах воздуха ниже нулевой отметки.

Советские геофизики представили широкий план изучения физики облаков. Это является необходимым условием для разработки рациональных способов борьбы с засухой и градом. Работы показали практическую возможность и целесообразность активного воздействия на облака и тучи. Чтобы произошло выпадение осадков из облаков, необходимо изменить их структуру таким образом, чтобы они состояли не из переохлажденного водяного пара, а из капелек воды или кристаллов льда. Увеличиваясь под искусственным воздействием до тех размеров, когда восходящие потоки воздуха уже не в состоянии удержать кристаллы во взвешенном состоянии, они выпадают на землю.

Для изменения структуры переохлажденного облака в него необходимо ввести определенные реагенты - химические соединения, воздействующие на структуру облака. Одним из таких реагентов является твердая углекислота, или «сухой» лед. Широко используется для этих же целей йодистое и хлористое серебро, способное конденсировать пары воды и наращивать вокруг себя капли переохлажденной воды. Вокруг частиц твердой углекислоты с температурой около -70 °С возникает охлаждение и образуются мелкие ледяные кристаллики. Совместное нахождение мелких кристаллов льда и переохлажденных капель воды приводит к постепенному нарастанию ледяных кристаллов. В дальнейшем в облаке процесс протекает естественным путем, т.е. происходит рост кристаллов льда и выпадение их на землю точно так же, как это бывает в обычном кучево-дождевом облаке. Экспериментальные исследования показали, что осадки выпадают только при толщине облаков свыше 400 м, а в остальных случаях облака рассеиваются. Мощные облака дают осадки только в том случае, когда температура на верхней границе облака ниже -4 °С. В таких условиях для уничтожения 1 км3 облака необходимо затратить всего несколько сот граммов углекислоты, которая рассеивается самолетами.

Важное практическое значение имеет уничтожение облаков на площадях в десятки тысяч квадратных километров. Однако надо помнить, что ликвидация сплошной облачности на крупной территории вызывает большие изменения приземных температур.

Практически идея искусственного дождя осуществляется только при определенных состояниях атмосферы, когда для появления дождя недостает какого-нибудь одного компонента. Поэтому задача состоит в том, чтобы вызывать дождь из облаков, которые в естественных условиях не дают осадков, или воздействовать на них таким образом, чтобы облака дали как можно больше осадков в засушливых районах.

Большой вред сельскому хозяйству, главным образом виноградникам и цитрусовым, наносит град. Были изучены закономерности его появления. Зная их, ученые приступили к разработке рациональных способов борьбы с ним.

Для предотвращения образования крупных градин необходимо в облаках увеличивать количество мелких ледяных кристаллов. В таком случае капельки воды распределяются более или менее равномерно, а крупные градины уже не возникают. Для этого используют специальные вещества. Например, 1 мг йодистого серебра дает сотни триллионов нерастворимых в воде мелких кристалликов, которые становятся центром нарастания льда. Как же распылить вещество в грозовых облаках? Воздушные шары неуправляемы и легко сносятся ветрами, а доставлять вещество самолетами в грозовые облака очень опасно. Для этих целей используются ракеты или специальные управляемые по радио снаряды, начиненные химическими реагентами. В настоящее время подобная борьба с градом успешно осуществляется в республиках Закавказья, в Молдавии и на юге Украины.

Снегопад не только приносит радость детям, не только благоприятствует будущему урожаю, но одновременно создает трудности для работы транспорта. Последствия сильного снегопада для более или менее крупного города часто оборачиваются многомиллионными убытками. Здесь учитываются не только аварии и длительные «пробки» на транспортных магистралях, но и резкое возрастание числа несчастных случаев, и увеличение расходов на отопление, и многое другое.

Недалеко от Москвы размещается специальная лаборатория. В ее ведении находятся самолеты. Сотрудники этой лаборатории «делают» погоду над нашей столицей. Ясное, без единого облачка небо и ярко светящее солнце - нелетная погода для самолетов этой лаборатории. Работа у них начинается тогда, когда синоптики сообщают, что в Москве ожидается сильная облачность, снегопад, сильный порывистый ветер, когда в эфире звучат штормовые предупреждения. Самолеты взлетают тогда, когда видимость находится на пределе дозволенного и все аэропорты столицы закрыты или закрываются в связи с резким ухудшением погоды. На город надвигается циклон, и в центр этого циклона направляются самолеты погоды. Самолет сразу же попадает в снежный фронт, за бортом на высоте 1-2 тыс. м температура - 30 °С. Гудит ветер, самолет бросает из стороны в сторону, начинается обледенение. Но вот самолет в центре циклона. Раскрываются находящиеся на борту специальные термоизоляционные контейнеры с реагентом. Самолет начинает планомерно утюжить тучу и «засеивает» ее гранулами твердой углекислоты. «Сухой» лед кристаллизует влагу и искусственно вызывает снегопад на дальних подступах, в 100-150 км от Москвы.

Воздушный бассейн Москвы насыщен теплом и различными аэрозолями из-за деятельности транспорта и предприятий. Тепловое облако, стоящее над городом, как бы притягивает осадки. Например, в самой Москве их выпадает на 30 % больше, чем в прилегающей сельской местности. Чтобы убрать слой снега толщиной 8 см со всех магистралей Москвы, необходимо затратить около 1 млн. руб., а посыпать песок на обледенелые улицы обходится городскому хозяйству около 54 тыс. руб. Но совсем быть без снега городу нельзя. Людям становится плохо, и они болеют различными аллергическими заболеваниями.

Зимой 1984 г. в Москве установилась на длительное время антициклоническая погода. В течение нескольких недель на город не упала ни одна снежинка. Стояли ясные морозные дни. Воздушный бассейн города оказался загрязненным пылью и копотью. Резко возросло число простудных и аллергических заболеваний. Чтобы ослабить действие антициклона, пришлось искусственно вызывать небольшие снегопады. Снег освежил город.

Лаборатория погоды действуют с 1981 г., она занимается искусственным перераспределением осадков, обеспечивает хорошую погоду в дни праздников, военных парадов и демонстраций. В августе 1983 г. сотрудники лаборатории погоды не допустили начала ливневых дождей в Тушине, где проходил авиационный парад в честь Дня Военно-Воздушного Флота СССР, обеспечили хорошую погоду в дни открытия и проведения Спартакиады народов СССР и Всемирного фестиваля молодежи и студентов.

Прогноз на день торжественного открытия фестиваля был малоприятным: «кратковременные дожди, возможны грозы...» Перед этим днем почти непрерывно лил дождь. Небо в то утро было прикрыто облаками. Солнца не видно. Но вот наступил полдень, и над столицей появилось солнце. Оно как бы растаскивало, расталкивало облака и, прорвавшись сквозь тучи, засверкало над праздничным городом. Появились «блюдца» голубого неба, тучи как бы таяли на глазах, исчезали, так и не уронив ни капли дождя. Ни разу над городом в дни фестиваля не гремел гром, не сверкали молнии.

А в это время в нескольких десятках километров от Москвы беспрерывно гудели самолеты. По разработанному графику в облачной пелене они точно выходили в заданные районы, которые определялись с учетом дующих в сторону города ветров, и распыляли над тучами гранулы сухой углекислоты размером с горошину. Из тучи, обработанной этим реагентом, выпадали дожди. Дождь шел в точно назначенное время и в заранее выбранном месте. Грозовые тучи к Москве так и не подошли. Город в этот праздничный день был избавлен от хмурого неба, прохладной погоды и дождя.

Управление погодой - это решение лишь одной части общей проблемы, стоящей перед человечеством в деле регулирования и изменения климата планеты. В настоящее время на планете имеются районы, которые по своим климатическим и погодным условиям неблагоприятны не только для проведения сельскохозяйственных работ и промышленного строительства, но и для длительного пребывания человека. Многие сотни тысяч квадратных километров занимают бесплодные пустыни, тундры, ледниковые покровы и снежные поля.

В разные годы и в разных странах выдвигались самые разнообразные, порой фантастические проекты преобразования природных условий и климата отдельных территорий да и всей планеты. Многие авторы проектов предлагали в первую очередь видоизменить климат континентов с помощью морских течений. Мощные потоки теплой воды зарождаются вблизи экватора и, передвигаясь к северу, постепенно отдают свое тепло материкам, повышая их температуру.

Наиболее крупными теплыми течениями являются Гольфстрим и Куросио. Гольфстрим зарождается в Мексиканском заливе и несет тепло к берегам Северной Европы. Достигнув Норвежского моря, сила течения сильно уменьшается, и недалеко от Новой Земли Гольфстрим окончательно исчезает.

С точки зрения изменения регионального климата Гольфстрим привлек внимание еще в конце XIX столетия. Было выдвинуто множество проектов с целью использования тепла Гольфстрима для обогревания Северной Америки и нейтрализации холодного Лабрадорского течения. В одном из проектов предлагалось построить канал через полуостров Флориду для прохождения Гольфстрима, в другом- перенести место встречи Гольфстрима и Лабрадорского течения восточнее. Однако все проекты предусматривали только одно - улучшить климат Северной Америки в ущерб климату Европы. В случае осуществления этих проектов средние годовые температуры в Северной Европе понизились бы на 10-12 °С, а это равносильно крупнейшей природной катастрофе на планете.

Недавно предложен проект перекрытия плотинами некоторых проливов в Канадском Арктическом архипелаге с тем, чтобы создать преграду для распространения холодных вод из Арктического бассейна в Баффинов залив. В таком случае сток воды из Арктического бассейна будет проходить через Берингов пролив в Тихий океан. Благодаря этому проекту средняя температура января на островах Канадского архипелага повысится до нулевой отметки, а на обширных пространствах Канады и севера США климат станет умеренно теплым, весьма благоприятным для проведения сельскохозяйственных работ.

С точки зрения изменения глобального климата Северного полушария Берингов пролив издавна привлекал внимание ученых. Первые проекты появились в конце прошлого столетия. Первоначальная цель проектов была следующей: построить плотину и прекратить сток воды и льда из Арктики в Тихий океан. Действительно, через этот пролив далеко на юг проникают холодные воды Арктики и охлаждают территорию Камчатки, Приморья, Сахалина и Японских островов. Однако исследования показали, что влияние арктических вод на климат восточного побережья Азии незначительно. Оказалось, что важную климатическую роль играет отток относительно теплых вод из Тихого океана в Арктику. В новой разработке плотина Берингова пролива должна была служить препятствием при распределении тихоокеанских вод и тем самым способствовать улучшению теплообмена Берингова моря.

Еще в 1898 г. известный полярный исследователь Нансен высказал соображение о том, что если бы сечение Берингова пролива было бы более широким и глубоким, то теплое течение Куросио имело бы северное продолжение и, подобно течению Гольфстрим, с востока приносило бы тепло на Арктическое побережье. Естественно, что это существенно изменило бы климат Арктического побережья Америки и Азии. Поэтому представлялось, что главная задача должна состоять в том, чтобы искусственно повысить объем теплых вод, поступающих в Арктический бассейн. Выдвигалось, например, предложение подогревать воды на атомных установках.

Существуют также идеи прямого утепления Северного Ледовитого океана путем уничтожения ледового покрова. Одни предлагают искусственно рассеивать облачность над Северным Ледовитым океаном и усилить солнечную радиацию, другие считают, что надо снизить инфракрасное излучение Полярного бассейна.

Советский ученый М. И. Будыко предлагает уничтожить ледяной покров Арктики путем покрытия поверхности льда тонким слоем темного порошка. Это увеличит поглощение солнечной радиации и растопит ледяной панцирь. Для увеличения термического режима воды и воздуха предлагается даже покрыть мономолекулярной пленкой всю поверхность Арктики, свободную от льда. Однако такая пленка в условиях сильной подвижности вод океана очень неустойчива и за относительно короткое время будет уничтожена волнением моря.

Советский ученый Б. П. Борисов разработал проект преобразования климата Северного полушария. Он предлагает уничтожить ледяной покров с помощью теплого течения Гольфстрим. Только в этом случае в Арктике начнутся процессы, повышающие тепловой режим. Для реализации этого проекта необходимо построить плотину с насосами в Беринговом проливе, но перекачивать воду из Чукотского моря в Тихий океан таким образом, чтобы уровень этого моря понижался со скоростью около 20 м в год. Такой спад воды будет компенсировать приток теплых атлантических вод. Теплое течение Гольфстрим постепенно станет перемещаться севернее и восточнее и таким образом будет «оттапливать» Арктику. Только за несколько лет существенно улучшатся навигационные условия в Гренландском, Баренцевом и Карском морях, а позднее Арктика полностью освободится от ледяного панциря. Это даст возможность проложить кратчайшие трассы морских судов через Северный полюс. Северный Ледовитый океан обогатится ценными породами морских животных, а около половины территории СССР, 60 % территории Канады и 70 % Аляски, в настоящее время скованные вечной мерзлотой, станут доступными для хозяйственной деятельности человека.

Предварительные расчеты, сделанные учеными, показывают, что полное уничтожение льдов в Арктике повлечет за собой изменение температур воздуха. Зимой в Центральной Арктике потеплеет до 0-1 °С, а на побережье средние летние температуры возрастут от 7-8 до 10-12 °С.

Наряду с проектами глобального изменения климата предложены пути изменения климата отдельных территорий. Так, один из проектов предусматривает улучшение климата Сахалина. Для этого необходимо сместить западнее течение Куросио и направить его через Татарский пролив. В этом случае начнется потепление на Северном Сахалине и на побережье Охотского моря. Есть проект по улучшению климата Приморья за счет искусственного стока теплых вод из Японского моря в Охотское через пролив Невельского.

Ряд проектов отражает возможность изменения водоснабжения ряда засушливых территорий. Североамериканский водно-энергетический союз выдвигает проект, предусматривающий частичную передачу воды из 9 крупнейших речных систем Британской Колумбии и Аляски в огромное водохранилище, которое будет располагаться в Скалистых горах. Его площадь должна быть равна площади озера Байкал. Предлагается направлять воду из водохранилища в засушливые штаты США (Калифорния, Аризона, Техас), в Мексику и Канаду.

Существуют проекты обводнения Сахары морскими и речными водами. Группа итальянских и немецких инженеров считает возможным обводнить Сахару водами р. Конго. Для этой цели необходимо соорудить на реке огромную плотину и создать искусственное водохранилище площадью более 800 тыс. км2. Реальность проекта сомнительна не только с экологической точки зрения, но и потому, что на территориях затопления обнаружены крупные запасы нефти, газа и других полезных ископаемых;

Советский ученый М. И. Юдин, изучая подвижность атмосферы, установил, что на определенной высоте движение воздуха происходит с небольшими затратами энергии, но во время быстрых воздушных перемен, когда атмосферное давление сильно меняется, образуются атмосферные вихри. Для изменения направления вихря, оказывается, достаточно какого-нибудь препятствия на его пути в виде медленно двигающегося потока воздуха. Попадая в искусственно созданный поток воздуха, вихрь изменяет свое направление и двигается по новому руслу. Создание искусственных ветров в результате работы специальных ветряных мельниц - таково предложение ученого. Это поможет более активно вмешиваться в ряд природных процессов и, в частности, существенно ослабить действие циклонов, тайфунов и ураганов, менять направление их движения.

Преобразуя те или иные компоненты климата в региональном и глобальном масштабах, необходимо всесторонне проанализировать не только видимые, реально ощутимые на первых этапах исследования изменения и экономические выгоды того или иного проекта, но и те, которые произойдут в будущем. Пока улучшение климата надежно не гарантировано, ни одно государство не начнет осуществлять планетарное преобразование. Надо всегда помнить, что улучшение климата в одной области не должно приводить к его ухудшению в других. Важно предусмотреть еще один немаловажный аспект этой проблемы: изменение климата какого-нибудь региона, не говоря уже о планетарном климате, может нанести непоправимый вред животному и растительному миру. Может быть разрушено исторически сложившееся природное экологическое равновесие.