С прогноза погоды многие начинают каждое утро. А между тем, точно просчитать, когда произойдет то или иное природное явление — одна из неразрешимых задач тысячелетия. Какие климатические аномалии чаще всего случаются на Ставрополье? Почему так сложно их прогнозировать и может ли человек повлиять на град, засуху и паводки? Об этом корр. ИА Stavropol.Media побеседовал с Робертом Закиняном — профессором, доктором физико-математических наук, заведующим кафедрой базовой кафедры анализа геофизической информации и метеорологических прогнозов физико-технического факультета СКФУ.
Можно ли влиять на климатические аномалии, рассказал ИА Stavropol.Media профессор Роберт Закинян. Фото: Артём Хорошилов, ИА Stavropol.Media
— Расскажите, как формируется климат?
— Начнем с понятия климатическая зона. Оно объясняется наклоном лучей Солнца, падающих на поверхность Земли. Например, лучи падают на экватор перпендикулярно, значит там жарко. В каждой климатической зоне климатическая норма должна быть одинаковой, изменяясь при смене времен года. Но здесь есть один момент. Так как на экваторе жарко, а на полюсе холодно, возникает перепад давлений в верхних слоях атмосферы. Это приводит к формированию крупномасштабной циркуляции воздуха, после чего он начинает двигаться от экватора в сторону полюса. Таким образом, возникает круговорот воздуха в вертикальной плоскости, вдоль меридианов. И это тоже было бы нормально и приводило бы к относительному выравниванию температуры, к комфортным условиям. Все бы хорошо с точки зрения прогноза погоды, если бы не вращение Земли вокруг своей оси.
Поскольку наша планета — это шар, период вращения для всех её точек поверхности одинаковый, но точки экватора совершают больший путь, а точки на полюсе — меньше. Поэтому скорость движения точек поверхности Земли на разных широтах разная. Когда Земля вращается, она увлекает атмосферу, и получается ситуация как при торможении автобуса: при движении воздуха от экватора на север воздух по инерции на большой скорости отклоняется вправо и в конечном счёте это приводит к крупномасштабной горизонтальной циркуляции. Процесс объясняется действием силы Кориолиса, как и скошенный правый берег рек, и скошенный правый рельс у однопутных дорог. Так возникают циклоны и антициклоны. И это уже немного усложняет задачу. Динамику этих движений тяжело предсказать, так как на их процессы влияет много факторов. И на сегодняшний день с точки зрения физики мы не можем их объяснить.
— В чём сложность прогнозирования климатических аномалий?
— Самое трудное в этой задаче — момент формирования циклона, крупномасштабного вихря в атмосфере. Мы пока не можем сказать, как он зарождается. Чтобы было понятно: мы не можем понять не только момент образования вихря или многие погодные явления. Мы до сих пор не понимаем, например, как зарождаются шаровые, да и обычные молнии. Как возникает в холодном облаке электрический ток, нагревая его на тысячи градусов? Эти законы могли бы работать на нас, но пока мы их покорить не можем. Если выразить мысль коротко, мы на сегодняшний день не понимаем, как возникает структура и порядок в природе.
Мы научились прогнозировать некие явления — благодаря технологиям есть космическая картина, поступает информация со спутников, когда, например, вихрь образовался, мы его уже видим. Огромные многотонные массы движутся и не могут резко исчезнуть, повернуть в другую сторону. Мы видим, куда они движутся и что они приносят в одном месте, значит, вероятно, так будет и дальше. То есть прогноз основан на аналогии.
Физик Роберт Закинян рассказал о климатических аномалиях. Фото: Артём Хорошилов, ИА Stavropol.Media
Физика — наука точная, динамика атмосферы описывается формулами. А уравнение Навье-Стокса, которое связано с прогнозами погодных явлений, входит в список неразрешенных задач тысячелетия — перечень составил Давид Гильберт, известный математик ХХ века. Тот, кто решит её, может смело претендовать на Нобелевскую премию. А пока эти уравнения решают численно, с помощью компьютеров.
Раньше спрогнозировать погоду можно было лишь на день, сейчас суперкомпьютеры позволяют просчитывать на 10 дней вперёд. Напомним, что при численном решении всегда есть погрешность вычисления, которая с течением времени только накапливается. Пообещать, какой будет осень или зима, — это уже пальцем в небо. Точнее, это статистика, можно сказать что-то вроде того: "так чаще всего бывало при таких же условиях", но это нельзя назвать расчетом или прогнозом.
Град нельзя разбить - можно только лишить подпитки облако. Фото: Артём Хорошилов, ИА Stavropol.Media
Термометр у нас изобретён во времена Галилея, в XVI веке. Получается, мы измеряем температуру всего лишь 400 лет. События прошлого можно лишь пересчитать какими-то косвенными способами, но это не прямые измерения. Мы не можем точно сказать, какая температура была тысячу лет назад. Если вернуться на несколько десятилетий, тогда погрешность термометра была в полградуса. А учёные говорят сейчас о глобальном потеплении на полградуса за 10 лет.
Существует точка зрения, что динамику атмосферы нам вообще не дано познать. Что состояние атмосферы само по себе носит случайный характер, в ней действует "эффект бабочки", когда взмах крыла этого насекомого в одной точке планеты может вызвать ураганы в другой точке, удаленной на тысячи километров. Но я с этой точкой зрения не согласен, потому что вообще все случайности, которые бывают в природе, обусловлены чем-то. Просто пока мы не можем этого вычислять.
— Какие факторы могут влиять на климатические аномалии?
— Прежде всего, глобальное потепление связано с парниковым эффектом. Как известно, глобальное потепление вызвано антропогенным фактором, то есть в нем виноват человек, благодаря своей деятельности. Увеличивается выброс углекислого газа в атмосферу. А он является парниковым газом, то есть играет роль пленки в парнике. Лес тоже имеет существенное значение в формировании климата, поэтому вырубка может негативно сказаться на климате. Также таяние ледников меняет циркуляцию океана. А он, в свою очередь, увлекает за собой атмосферу и всё это закручивается уже по-другому, меняя циркуляцию атмосферы. Можно привести и много других примеров антропогенного влияния. Я тут не специалист, но биологи, экологи могут вспомнить, как, например, эксперименты с численностью популяций приводили к катастрофическим ситуациям. Поэтому нужно быть аккуратным с такими экспериментами.
Сейчас на кафедре Закиняна занимаются анализом глобальных климатических процессов. Фото: Артём Хорошилов, ИА Stavropol.Media
— Географическое расположение региона может влиять на частоту климатических аномалий? Что характерно для местности Ставропольского края?
— Климатические нормы немножко меняются за счет региона. Наличие гор, озёр и рек формирует этот микроклимат. Наша местность особенна тем, что это 45 параллель, это середина северного полушария. Если мы посмотрим на карту погоды, на то, как распределяется, допустим, температура, то увидим, что севернее от нас расположен пояс холода, а южнее — пояс повышенной температуры. Мы находимся прямо на границе. И поэтому на Ставрополье всегда происходит движение воздушных масс на этой границе. И наша погода изменчива. Ведь если, допустим, находишься в Африке, у тебя всегда будет Африка, если на Северном полюсе, там у тебя всегда будут небольшие изменения. А 45-я параллель вот такая динамичная. И здесь прогнозы погоды делать ещё сложнее. Всё будет зависеть от того, какие воздушные массы движутся к нам: будут ли они нести пески из Казахстана или осадки с Черного или Средиземного морей.
Ставрополье находится на стыке климатических зон. Фото: Артём Хорошилов, ИА Stavropol.Media
Если говорить об общих тенденциях — восток региона у нас склонен к засухам, западные районы, наоборот, влагообеспеченные, так что чаще подвержены осадкам и в том числе связанным с ними паводкам. К слову, исследования показывают, что эти климатические аномалии в регионе действительно участились.
— Есть мнение, что в Ставропольском крае практически не может быть смерча или ураганов из-за географического расположения. Так ли это?
— Физика до сих пор не может объяснить, как возникает смерч. Но если мы с вами посмотрим на карту погоды, увидим: крупные циклоны всегда образуются на границе воды и суши. Там происходит закручивание потоков. Здесь, в условиях нашего региона, они в принципе невозможны. Здесь, все же надо сказать несколько слов об образовании вихря. Каждый из нас, наверно, наблюдал такое явление, как поземка. Это может быть зимой, когда при дуновении ветра снежинки закручиваются, или осенью, когда дуновение ветра приводит к закручиванию листьев. Другими словами, вихри — это распространенный вид движения. Мы его наблюдаем, а описать математически и физически не можем. А именно, не понятен момент перехода от прямолинейного (ламинарного) движения к закручиванию. Вспомним, что Ставрополь называют городом ветров. Для образования смерча не хватает водного массива. Поэтому для нашего региона более вероятно наблюдать, так называемые "пыльные дьяволы", пылевые смерчи.
— Весной и летом на Ставрополье может резко обрушиться град, порой очень крупный. Можно ли бороться с этим явлением?
— Если у нас град, есть противоградовая служба, которая с ним ведет борьбу. У нас действительно есть районы влагообеспеченные. В сезон с апреля по октябрь в них всегда есть вероятность выпадения града. Поэтому противоградовая служба должна быть всегда наготове. У нас есть понимание этих процессов, пусть и неполное. Мы знаем, что в апреле, в переходные периоды возникают мощные облака, в них естественно возникает и выпадает град. И мы должны уметь с ним бороться.
На Ставрополье работают градобойные установки. Фото: Артём Хорошилов, ИА Stavropol.Media
У нас даже есть представление, как это сделать. Бытует среди обывателей мнение, что при использовании технологий мы разбиваем град. Но это вообще не так. Если град в облаке есть, то его разбить нельзя, он все равно выпадет. Нам надо разрушить само облако, чтобы у него не было подпитки — а питается оно той влагой, которая поднимается с поверхности земли. Поэтому стратегия воздействия на облака с целью прерывания града сводится к тому, чтобы искусственно вызвать дождь из передней части облака. Тогда облако лишается подпитки, а значит нет условий для образования градин в облаках.
— Когда проходит сильный ливень, в комментариях в соцсетях можно встретить мнение: мол, меньше балуйтесь со своими самолетами и установками. Может ли процесс борьбы с градом вызывать ливни в другом месте?
— Так действительно может быть. Поэтому, конечно, те, кто организует противоградовую работу, должны иметь это ввиду. Если, допустим, в Краснодарский край пришли облака, местная служба предотвращает град, в результате он не выпадает. Но это облако плавно переходит к нам. Там, кстати, есть зазор территории, где не работает ни их, ни наша служба, и за это время опасное облако, уже "накормленное" реагентами, приходит на территорию нашего региона. Затем ставропольская служба принимает его, начинает воздействовать, защищая территории, где растёт озимая пшеница, главная сельхозкультура Ставрополья. Пока идет засев градового облака, град из облака не выпадает, но градовая туча идет дальше. А уже позже, когда воздушные массы выходят за переделы защищаемой территории, там может выпасть и град.
Такой град иногда выпадает на Ставрополье. Фото: ИА Stavropol.Media
— Можно ли бороться с засухой в восточных районах края?
— По моему мнению, с засухой можно бороться вот на том примере, который я сейчас привел — перераспределять осадки. Создать облако и вызвать из него осадки с нуля, из безоблачного неба, почти нереально. Поэтому этим заниматься нерентабельно. Если влага, которая уже есть в облаках, проливается в наших влагообеспеченных районах и приносит ущерб, можно постараться, чтобы здесь её выпало меньше, а там, где она нужна — больше.
Когда денег много, можно заняться мелиорацией, как это делают в Арабских Эмиратах. Но даже там заинтересованы в работах по искусственному увеличению осадков. Это не по-хозяйски: знать, что над тобой проносятся тонны воды и не использовать ее, когда восточные районы Ставропольского края изнывают от засухи. Там, в Эмиратах, кстати, есть грантовый конкурс для учёных со всего мира, предлагающих решения по избавлению от засухи. В 90-е мы занимались проблемой засухи в восточных районах Ставрополья. Суть технологии заключалась в искусственном увеличении осадков из уже существующих и дающих дождь облаков. Как правило, они движутся с запада на восток. Интенсивность осадков ослабевает также в этом направлении. Поэтому у нас западные районы влагообеспеченные, а восточные засушливые.
Засухи стали чаще наблюдаться на Ставрополье. Фото: Елена Гиневская, ИА Stavropol.Media
Традиционная технология искусственного увеличения осадков предполагает наличие самолета метео-лаборатории. А это всегда дорогое удовольствие. Этот фактор до сих пор сдерживает развитие такого решения в регионе. Есть и другая причина — недоверие. Попробуй докажи, что эти осадки твои. Вот моя лаборатория занималась этим доказательством. Могу привести пример: наши расчеты показали, что мы можем вызвать дополнительно примерно 14 мм осадков за сезон работ (май-июнь, сентябрь-октябрь). Но естественная норма осадков при этом около 50, с колебаниями в плюс-минус 20 мм. И как доказать, что эти дополнительные осадки твои, а не являются естественными. Другими словами, наши осадки оказались внутри естественных "шумов".
Наши исследования показали, что только лишь по истечению десяти лет проведения работ по искусственному увеличению осадков можно получить статистически значимый результат. То есть проявляется превышение дополнительных осадков над естественными колебаниями. С другой стороны, с точки зрения физики, проблемы нет. Это было доказано еще в 1946 году, когда засев облака реагентом вызвал осадки. В общем, то, что мы вызываем дождь из каждого облака, на которое воздействуем, это факт. Чисто физически человек, летающий над облаками, видит, что это его работа. Проблема заключается в статистическом обосновании в среднем за сезон работы.
Но технологии меняются, возможно, вместо самолётов можно будет использовать беспилотники, они уже действуют при искусственном увеличении осадков в Китае, в Эмиратах — это должно значительно упростить и удешевить процесс.
— Насколько актуальна для Ставрополья проблема паводков?
— Разумеется, у нас есть реки, и проблема актуальна. Давайте посмотрим на тему с разных сторон. Несколько лет назад было совещание в МЧС Северного Кавказа, куда меня пригласили как эксперта. Проводивший встречу генерал хотел выяснить у синоптиков, какая будет погода. Не добившись прогнозов, он сказал: "Я вас понял: лето будет жарким, зима холодным, я это и так знаю". Это к вопросу о прогнозе погоды. В конце совещания пришли к выводу, что надо брать в руки лопаты и чистить русло рек. Это то, на что можно повлиять сейчас, это техническая проблема.
Роберт Закинян - доктор физико-математических наук, завкафедрой базовой кафедры анализа геофизической информации и метеорологических прогнозов физико-технического факультета СКФУ. Фото: Артём Хорошилов, ИА Stavropol.Media
Мы когда-то занимались исследованием причин паводков в рамках госзадания, у нас были работы на эту тему, наши географы подключались к этим исследованиям. Создавали вместе сложную математическую модель паводков: в ней нужно посчитать осадки, учесть подземные воды, особенности бассейна реки, что откуда вытекает. Если включать туда данные наблюдений с объектов, на выходе будет определено катастрофическое количество осадков (точнее воды), которое может привести к паводкам. Для решения данной проблемы нужно создать сеть осадкомеров, радиолокаторов, а также центр, куда сходилась бы и обрабатывалась вся информация. Существует ли в настоящее время такая система мониторинга и прогноза паводков в нашем крае, честно говоря, не знаю. Но мне известно, что такие работающие модели уже есть в Красноярске, Москве и в других странах.
— Ставрополье всё чаще удивляет жителей резкими перепадами температур. Действительно ли их стало больше?
— При движении воздушных масс получаются погодные качели. Отклонения от нормы допустим, плюс-минус 10 градусов, — это очень много. Но эти качели были всегда. И поэтому, когда старожилы говорят, что никогда такого не было, хочется спросить: а сколько они жили? Периоды этих колебаний могут повторяться и через сто лет. Поэтому эту задачу решают синоптики, у них всё записано.
Сейчас утверждается, что эти температурные аномалии и колебания бывали всегда, но они действительно стали чаще: то очень жарко, то очень холодно, то засуха, то проливные ливни, то температурные перепады. Но опять же, надо сказать, что глобальное потепление сейчас часто экстраполируют на десятилетия вперёд: мол, если всё будет идти такими темпами, скоро ждём катастрофу. Но это очень сложная система и вряд ли она будет реагировать линейно. Всё же экспериментировать с природой нежелательно.
Откуда дует ветер: метеоролог из Ставрополя — о профессии и погодных аномалиях Как составляют прогнозы, что отличает климат края рассказала Светлана Пьянова
