То, что климат, каким его знали, изменился, очевидно. Мы видим, что более теплыми и влажными стали зимы в Сибири, но усилились морозы на Кавказе, выпадает снег на турецком средиземноморье. Во всех этих случаях (не важно — тепло или холодно) у обывателей принято ссылаться на глобальное потепление и озоновые дыры, поскольку это единственное, чем люди, не погруженные в тайны климатологии, могут объяснить происходящее. На деле же все не совсем так, а порой и совершенно не так. Заведующая кафедрой метеорологии и климатологии Томского государственного университета, доктор географических наук, профессор Валентина Горбатенко считает, что погодные процессы зависят от множества факторов, и далеко не все они хорошо изучены.
Сибирь — родина слонов
— Валентина Петровна, климатологи тоже считают, что в Сибири стало заметно теплее? С чем это связано?
— А с чем вы сравниваете? Все зависит от того, каким отрезком времени мы располагаем. Надо заметить, что любые природные процессы подвержены цикличности. Это ни для кого не секрет. В погоде есть двух- и трехлетние циклы, тридцатилетние, шестидесятилетние… Они обусловлены массой различных явлений. Существует, например, космическая составляющая, которую мы практически никак не учитываем и о которой очень мало знаем. Есть и сложные малоизученные процессы взаимодействия с океанами. Поэтому, когда мы находимся на пике одного из шестидесятилетних циклов, все вспоминают, какие были холода раньше и как сейчас стало тепло.
С начала XX века, где-то с 1907–1909 годов, средняя температура действительно начала повышаться. Все это объясняют как угодно — все эти гипотезы нельзя ни опровергнуть, ни подтвердить. У нас мало инструментов для этого. Например, есть гипотеза о том, что потепление могло вызвать самое большое космическое явление прошедшего века — тунгусский метеорит. Что-то в результате столкновения случилось с нашей Землей. Я не сторонница этой гипотезы, но ее никто не может проверить. Мы вообще очень мало знаем о влиянии космических факторов на климат. Даже в сегодняшних прогнозах погоды и моделях совершенно никак не учитывается метеоритный дождь, в который Земля попадает довольно регулярно. В атмосфере оказывается множество распыленных частиц, которые, несомненно, влияют на радиационный баланс, на облакообразование. Мы мало знаем и о глобальных изменениях климата на нашей планете, и о том, почему они происходили. Если вы пойдете в палеонтологический музей ТГУ, то первое, что вы увидите, — останки динозавров, которые были найдены в Кемеровской области. А бизоны, шерстистые носороги, мамонты? А отпечатки растительности, которая не могла бы расти здесь при нынешнем климате?
Климатологи и метеорологи знают о нашей природе и ее законах не больше, чем физики, которые сомневаются в классических законах физики, чем экономисты, которые не могут спрогнозировать курс рубля. И что мы хотим от синоптиков? Это не отдельная наука, это способ познания нашего мира. И законы познания едины для любого направления науки в этом мире, и поэтому мы идем параллельно с моделированием картины мира.
— Но наука совершенствуется, дает прогнозы.... Что получается в итоге?
— Для прогноза погоды используется много разных математических формул. Что такое климатический прогноз? Это когда наблюдение ведется на протяжении всей истории и рассчитывается средняя температура месяца или года. Если посчитать данные за тридцать лет, то получается климатическая норма, на которую ориентирована хозяйственная деятельность региона. Следует ли ориентироваться на тридцатилетнюю норму — вопрос спорный, все зависит от цели. Для чего мы делаем эти расчеты? Если мы ищем какую-то долговременную составляющую, чтобы понять механизм процесса, — это одно, а если мы хотим утеплить свой дом, то, может быть, нам лучше ориентироваться на климатические прогнозы меньшей продолжительности.
Вообще наша погода определяется циркуляционными процессами в атмосфере. Например, большинство циклонов умеренных широт появляются, как правило, на границе океана и суши. Потом они начинают перемещаться на восток и при этом отклоняться к северу (благодаря силе Кориолиса) и, доходя до нашей территории по тому или иному пути, приносят соответствующую погоду. Зимой большую роль в формировании холодов играет Сибирский (или его еще называют Центральноазиатский или Монгольский) антициклон. Но случаются зимы, как текущая зима 2014–2015 годов, когда такие антициклоны не развиваются. Дело в том, что есть еще масса разнообразных факторов, которые могут влиять на перемещение этих вихрей. Есть несколько стандартных траекторий, по которым к нам приходит тот или иной крупномасштабный вихрь. Осенью и весной к нам любят «заныривать» потоки с Северного Ледовитого океана. Их так и называют — «ныряющие циклоны», и они приносят холод. А зимой такой циклон может принести в Сибирь тепло.
Иногда можно услышать, как люди говорят, что через три дня у нас будет такая же погода, как в Москве. Но зональные переносы воздушных масс уже давно не являются преимущественными. И сейчас, и в последнее тридцатилетие, к счастью для Сибири, в погоде преобладают меридиональные процессы с частыми выходами теплых воздушных масс с южных направлений. Зональность нарушена, и если где-то есть выброс тепла, то куда-то неожиданно пришел холод.
Достучаться до небес
— После того как в Красноярске построили ГЭС, там почти не бывает снега. Насколько серьезно на погоду влияет человеческая деятельность и человеческий фактор?
— Снега в Красноярске мало не потому, что там построили ГЭС. Это связка в макромасштабе все-таки бездоказательна, она может проявится только в непосредственной близи ГЭС. Снега сейчас вообще мало на всем северном полушарии. Не только в районе Красноярской ГЭС. Но, несмотря на то, что есть общая тенденция к сокращению количества снежных осадков, существует и масса мест, где видна динамика к их увеличению. Все зависит от того, где мы выбираем точки для анализа. Имеются, конечно, космические методы оценки общей тенденции увеличения снегонакоплений на больших территориях. Но насколько этот процесс сохранения тенденций является долговременным — это вопрос. Например, по данным центра «Фобос», за последние сто лет больше снега, чем этой зимой, в Томске было только 1941 году. Тогда в январе высота сугробов составляла 100 сантиметров, а сейчас — около 90 см.
Конечно, давно не секрет, что температура воздуха даже в небольшом городе градуса на два выше, чем за городом. В городе теплее из-за обилия асфальтированных улиц и транспорта, тепловых выбросов промышленности и т.д. В 2014 голу в ООН Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) обнародовала неутешительные выводы. Председатель МГЭИК заявил, что изменения климата затронут всех на планете уже в ближайшей перспективе, в первую очередь потому, что дисбаланс углерода в атмосфере уже налицо. Мы получили парниковый эффект, и это заслуга человека. Проблема на самом деле сложнее, чем мы себе представляем. Никто всерьез не учитывает выбросы нашей промышленности и стремительно растущего автотранспорта. То, что их величину в экологических паспортах предприятий пытаются приуменьшить — это факт.
Конечно, чисто по-человечески, мне по душе теплая зима. Но я понимаю, что если это будет продолжаться, то изменится глубина промерзания грунта, «поплывут» фундаменты зданий, трубопроводы и нефтепроводы. А если зона вечной мерзлоты начнет активно разрушаться, то, несомненно, будут проблемы. О проблемах хозяйственных комплексов, которые могут обостриться в связи с потеплением климата, специалисты предупреждают давно, но слышат ли их? Есть грамотные специалисты в области прикладной климатологи и в России. Нина Кобышева из Главной физической обсерватории в Петербурге в своем докладе на всероссийском съезде метеорологов в июле прошлого года пыталась призвать к тому, что очень важно доносить до людей то, что никто, кроме климатологов, не донесет. Возьмите услуги ЖКХ: отопление работает по нормам, которые разработали еще во время СССР! Климат уже изменился, но никто этого не учитывает.
— Мы в состоянии сегодня точно прогнозировать погоду?
— Есть возможность прогнозировать погоду с вероятностью 95–99 процентов на один–три дня. Эти прогнозы точнейшие. В каждом крупном городе есть свой метеоцентр. Синоптики умеют грамотно анализировать все процессы, которые происходят на данной территории. Специалисты корректируют свой прогноз для области, а крупные центры делают общий прогноз для всего региона. И если вы хотите получить наиболее точный прогноз для вашего города, пользуйтесь прогнозами вашего Гидрометцентра, а не теми, что взяли где-то в Интернете.
Но у нас сейчас есть еще одна проблема. Летом прошлого года в Санкт-Петербурге проходил Всероссийский метеорологический съезд, где из уст одного большого математика прозвучала мысль, что скоро синоптики будут не нужны, поскольку компьютер все сможет просчитать самостоятельно. Тот факт, что в компьютерное моделирование процессов погоды и климата деньги сегодня вкладывают, а на содержание и обслуживание северных метеорологических станций денег нет, меня крайне возмущает.
— Соответственно, снижается точность прогнозов?
— Я вам скажу крамольную вещь. Раньше в Томской области было около 30 метеорологических станций. В 1990 годы их осталось менее двадцати. Сейчас их немного больше, но все равно недостаточно. А как делается прогноз? Информация со станций поступает в единую базу, потом по всем измерениям с помощью математических методов проводятся изолинии по температуре воздуха, строятся метеорологические поля давления, и др. Если в каком-либо пункте наблюдения прекратились, то данные на эту территорию приходится экстраполировать, а когда закрывают большую долю северных станций, и эта часть территорий Сибири остается без наблюдений, то что здесь можно смоделировать и предсказать?
В 2012 году в Междуреченске выпал град размером с яйцо, побил технику, стекла в домах. Губернатор Аман Тулеев тогда всех синоптиков хотел уволить. А они были совершенно ни при чем. Дело в том, что средний диаметр так называемых конвективных ячеек, которые продуцируют грозу или град, километров десять, если их рядом несколько, то вместе они растянутся на сорок–пятьдесят километров. А расстояние между метеорологическим станциями в Сибири такое, что их и заметить-то не всегда возможно, не только предсказать. Для прогноза этих явлений нужно выполнять зондирование атмосферы — запускать зонд и изучать разрез атмосферы. Если не будем знать значения температуры, влажности на высотах, то никогда не предскажем никакой град. Но для прогноза по территории Томской области, да и соседних регионов, один радиозонд запускают в Новосибирске, а второй в Колпашеве. И по ним прогнозируют град! В Кемерове, Новокузнецке аэрологического зондирования нет, есть в Барнауле — в общем, аэрологических станций штук шесть на всю Сибирь. Радиозонд, поднимаясь в атмосфере, делает ее разрез в шести точках. А диаметр грозового кластера — сорок километров. Следовательно, вероятность того, что опасные конвективные процессы останутся незамеченным на огромных просторах Сибири, очень велика. Даже не каждый смерч, вызвавший масштабный ветровал где-нибудь в тайге, может быть замечен. Вот и получается, что спрогнозировать град или грозу теми методами, которые сейчас есть, нереально. Говорят, что спутники все замечают. Спутники, конечно, могут неплохо измерять температуру воздуха, но только когда нет облачности. А если плотная облачность, на фоне которой и образуются гроза и град, то получается большая погрешность.
— То есть Сибирь точными прогнозами никак не защищена из-за слабости нашей инфраструктуры?
— Да, и более того: все метеорологические наблюдения должны проводиться по единой программе по правилам Всемирной метеорологической организации в одно и то же время. Иначе данные будут несравнимыми. И метеорологи делают замеры в одно и то же время. Атмосферу нужно зондировать минимум четыре раза в сутки, потому что конвективные ячейки имеют тенденцию к развитию, когда нагревается почва и развиваются интенсивные вертикальные движения. Как на кастрюле крышка начинает подпрыгивать во время кипения, так и здесь. Пар поднимается, замерзает, получаются кристаллики льда, создаются электрические поля, и вот она — молния. Если высоко поднимаются замерзшие капельки воды, то они укрупняются, становятся градом и, достигая определенных размеров, под действием силы тяжести начинают выпадать.
Но дело в том, что метеорологи привязаны к Гринвичскому временному поясу. Зондирование атмосферы положено производить в 00:00 и 12:00, но по Гринвичу! А у нас это получается 06:00 утра и 18:00 вечера, когда все конвективные процессы уже разрушаются. И если в Европе есть возможность зондировать атмосферу четыре раза в сутки, то у нас просто нет на это денег. И я давно уже говорю на разных конференциях, что в Сибири должно быть между этими двумя зондированиями еще одно, например в 09:00 по Гринвичу. Это бы повысило качество прогноза опасных конвективных явлений. Но денег нет.
Громы и молнии
— Если для конкретного человека прогноз погоды важен хотя бы потому, что он побуждает его захватить с собой зонтик или одеться потеплее, то какое значение прогнозирование имеет для промышленности, экономики?
— Расскажу о том, с чем я работала всю жизнь. Для надежности работы энергетических объектов нужны сведения о грозопоражаемости территорий. Площадь поражается очень неравномерно. И, если, например, строить подстанцию или ЛЭП и сдвинуть ее в правильное место, то можно добиться меньшего числа аварий по вине гроз. Это все знают. Весь мир на этом зарабатывает деньги. Фирма Siemens на территории Германии владеет всей грозопеленгационной информацией и продает ее страховым компаниям, энергетикам. И они планируют строительство и работу на основе этой информации. И на этих прогнозах компании зарабатывают деньги.
У нас, например, страховщикам карты грозопоражаемости не нужны. У энергетиков в нормативах указан показатель грозовой активности — среднее число дней с грозой, хотя везде в мире уже давно учитывается плотность разрядов молнии в землю на километр в год. У нас эту информацию заменяют две изолинии грозовой активности, построенные в 1960 годы для всей территории России, по которым все и работают. Правда, те энергосистемы, которые сейчас переходят на передовое оборудование, уже начинают понимать необходимость таких расчетов, заказывают карты грозопоражаемости. Методики для их создания у нас есть.
Очень сильно от метеопрогнозов зависят аграрии. И если бы у нас была культура ориентации на прогнозы, все было бы намного лучше. А сейчас наступает осень — мы не успели убрать урожай, недели не хватило. И тут дело не в прогнозах. А вот списывать проблемы на погоду — это просто. Пожарные часто списывают лесные пожары на грозы. В 2012 году, когда вся Сибирь горела, писали, что во всем виноваты сухие грозы, которых в наших краях почти не бывает.
— Был случай, когда в Хакасии администрация обращалась за помощью к шаману, чтобы прогнать дождь, который мешал проведению спартакиады. Шаман провел камлание, и дождь закончился. Это как-то можно объяснить с научной точки зрения?
— С научной — никак. Но было время, когда у нас поддерживали развитие научных исследований в этом направлении, то есть управления погодными условиями. Я видела как в Петербурге в главной геофизической обсерватории имени Воейкова на Играх доброй воли «держали» дождь с помощью реагентов. Тучи уходили. Такая возможность есть. Другой вопрос, куда потом эти реагенты ушли.
В России сейчас делают первые грозопеленгаторы. Мы вообще были когда-то в этом направлении впереди, но потом отстали. Пару лет назад в Томске сломался радиолокатор, позволявший видеть конвективные облака и явления в радиусе около 180 км от города. И нам его не починили, не заменили, у нас его теперь просто нет. Когда-то планировалось всю территорию России покрыть такими радиолокаторами, теперь мечтают о других, нового поколения, но пока нет никакого!
— Предсказать, какой климат ждет нас в Сибири лет через пятьдесят, мы не можем?
— Это самый безопасный с точки зрения ответственности прогноз. Если серьезно, то, конечно, это нереально. Численность человечества увеличивается, растет антропогенное влияние. И как мы будем менять нашу биосферу, сейчас трудно представить.
— А как можно развивать альтернативные источники энергетики, учитывая природные факторы?
— В принципе, это решение. Можно сделать исследование, сказать, где ставить солнечные батареи и ветряки, а где не ставить. Другое дело, что полностью проблему энергообеспечения мы не решим. Это локальные проекты. С другой стороны, и в Сибири, и в России еще долго такие проекты невозможно будет внедрить — технику украдут. Европа заполнена автоматическими метеостанциями. Лет пять назад где-то в Новосибирской области была поставлена такая автоматическая станция. Простояла она месяц, а потом кому-то приглянулась со всеми вытекающими последствиями.
Наработок по альтернативной энергетике много и, конечно, это перспективно. Но если мы поставим ветряк, то к нему надо будет поставить человека с ружьем. Я видела ветряки в Норвегии, в Египте, которые обслуживают небольшие населенные пункты. Можно теоретически и у нас такое делать, но практически не сможем из-за варварского отношения. Если говорить о европейцах, то у них уже воспитанное экологическое сознание.
Куда приводит наука
— Ваша кафедра — единственная в своем роде. Климатологов в Сибири готовят только в Томске?
— Да, только здесь. Потребность в специалистах, кстати, очень большая и мы ее не закрываем совершенно. Звонят часто из Новосибирска, из других городов Сибири и Урала и просят направить специалистов. Но зарплаты маленькие. Кого-то убеждаем поехать, работа-то очень интересная, но жить на 15–20 тысяч сейчас не очень реально. А специалистов мы, в общем, выпускаем хороших. Поэтому они оглядятся там и уходят в банки. Где-то предлагают хорошие условия. Красноярск, например, сильно нуждается в специалистах, обещают и хорошие доплаты, и оплату съемной квартиры. Только бы кто-нибудь приехал. Несколько наших выпускников туда уехали, пока работают…
Для климатолога, конечно, основная дисциплина — это математика. И то, что мы сейчас на геолого-географическом факультете — это, конечно, не совсем корректно. Давно уже надо было перебираться на физический. Но тут другая проблема — подготовленность абитуриентов. Я начинаю с ними с третьего курса работать, веду радиометеорологию. И я предполагаю, что они хотя бы знают, что такое радиоволна. Что у нее есть частота, амплитуда…. Я сначала на это время не тратила. Но однажды рассказываю про навигационные станции, а одна студентка меня спрашивает — а на каком языке передаются эти радиосигналы? Ну, и все — рисуем конденсатор, цепляем к нему катушку индуктивности, подносим батарейку… А без тригонометрии, например, не объяснишь, как рассчитать высоту облаков. А они порой не знают, что такое синус и косинус.
— А сама климатология как наука сегодня насколько развита в Сибири?
— Я бы не стала говорить отдельно о Сибири, поскольку все-таки мы интегрированы в международную научную среду. В научной части школа очень хорошая, интеграция, в том числе в международное пространство, очень помогает. Сейчас наш университет и другие вузы пытаются стимулировать интерес к изучению иностранных языков. Когда я работала в Политехе в 2000-е годы, ректор объявил, что любой преподаватель, который написал заявку на участие в международной конференции и чей доклад приняли, может приходить к нему, и он тут же подпишет командировку. Я этим пользовалась, поскольку до этого уже была в Германии и уже преодолела языковой барьер. Поэтому побывала на научных мероприятиях в Греции, в Корее и т.д.
— В политехническом тогда реализовывался интересный проект?
— Я закончила нашу кафедру в ТГУ, а в политехническом был институт высоких напряжений, где работала группа по молниезащите и разрабатывались счетчики молний. Тогда только начинали разрабатывать автоматические аппараты для регистрации молний. Томск был одним из немногих городов в мире, где была создана такая группа. А еще в СССР энергосистемы заказывали подробные карты продолжительности гроз и среднего числа дней с грозой. Мы строили такие карты, и энергосистемы на это ориентировались, поскольку карты утверждались в Миптопэнерго РФ в качестве нормативных. Меня пригласили в эту группу как климатолога, мы разрабатывали грозовые карты для ряда энергосистем Казахстана, «Томскэнерго». Потом началась перестройка, договорная работа с энергосистемами закончилась, но тут же открыли границы и мой руководитель Альфред Дульзон отправил меня в Германию. Там на основе сравнения метеорологических данных, данных грозопеленгаторов и спутников, мы с коллегами разрабатывали косвенные методы определения грозопоражаемости по множеству разных факторов, которые потом были запатентованы.
— А в сегодняшней России, скажем, за последнее десятилетие ваши научные разработки где-то использовались?
— Разумеется. В прошлом году мы очень неплохо поработали для «Башкирэнерго». Они используют наши карты, и у них сегодня самая передовая защита от гроз.
— Получается, что научная база есть, а прогнозировать погоду нам сложно?
— Предсказать погоду на долгий срок мы пока не можем. Но не потому что мы такие неграмотные, а потому что и процессы не всегда предсказуемы и что инфраструктура, обеспечивающая такую возможность, у нас очень слабая. Для успешного моделирования, которое сейчас популярно, нужно не просто гонять какие-то цифры, нужны хорошие, подробные, фактические данные. И деньги нужно вкладывать в организацию пунктов дополнительного наблюдения, а не в усовершенствование моделей. Моделирование без надежных исходных данных не имеет смысла. А мы созданы для того, чтобы делать прогноз. А раз вы хотите от нас прогноз, то дайте возможность его сделать. Хороший прогноз — это как хороший диагноз в медицине. Если вы придете на прием к земскому врачу, у которого только фонендоскоп, и он вас послушал и посмотрел, даст ли он хороший диагноз? И другое дело, когда вы приходите в хорошо оборудованную лабораторию, где вас точно диагностируют. И у нас то же самое! Чтобы был хороший прогноз — крайне необходимо оборудование для диагноза. А мы сейчас — как земские врачи с очень стареньким фонендоскопом.
График Динамика грозовой активности