Гэвин Претор-Пинней - Занимательное облаковедение. Учебник любителя облаков

• Название: Занимательное облаковедение. Учебник любителя облаков
• Автор: Гэвин Претор-Пинней
• Издательство: Гаятри
• Жанр: Природа и животные
• Год: 2007
• ISBN: 978-5-9689-0088-3

Эта книга знакомит нас с различными представителями семейства облакообразных, рассказывает, как распознать среди них предвестников как хорошей, так и неспокойной погоды, делится обширной информацией о значении облачности для мировой литературы, искусства и естествознания, знакомит нас с подробностями личной и общественной жизни облаков.

«Занимательное облаковедение» — это программный документ Общества любителей облаков, международной общественной организации, объединяющей тысячи лириков, мечтателей, поэтических натур, фотографов, художников и метеорологов-любителей по всему миру.

---

С одной стороны, облака препятствуют прохождению части солнечного света, отражая его обратно: любители позагорать, начинающие зябнуть, едва на солнце набегает тучка, поймут, о чем речь. В этом случае облака способствуют локальному охлаждению земной поверхности. С другой стороны, подобно водяному пару и другим парниковым газам, облака вбирают часть земного тепла и частично излучают его обратно на землю: именно поэтому облачной ночью обычно теплее, чем ясной. В этом случае облака, напротив, замедляют остывание Земли.

Большинство видов облаков, не пропускающих солнечный свет, в целом дают охлаждающий эффект. Однако со многими облаками верхнего яруса, состоящими из частиц льда, — с такими как перистые, перисто-слоистые и перисто-кучевые, в совокупности именуемые «перистообразными», — дело обстоит иначе. Иногда они насколько тонки, что пропускают много солнечного света, и в этом случае эффект удержания земного тепла оказывается более выраженным, нежели охлаждающий эффект. Именно эта особенность перистообразных облаков лежит в основе воздействия конденсационных следов на окружающую среду.

При определенных условиях конденсационные следы не исчезают, а распространяются по небу, приводя к образованию перисто-слоистых облаков, занимающих площадь в тысячи квадратных миль.

Все мы не раз видели, что следы самолетов редко просто так висят в воздухе в виде четких облачных полосок. Когда на высоте крейсерского полета сочетание низкой температуры и высокой влажности способствует образованию конденсационных следов, кристаллы льда, из которых они состоят, часто распространяются по небу ветром. Частицы самолетных выхлопов выступают в качестве ядер конденсации и замерзания, способствуя собиранию присутствующих в атмосфере водяных паров в капли или кристаллы. Ледяные кристаллы, из которых состоят конденсационные следы, тоже выступают в качестве ядер замерзания и растут по мере собирания молекул воды. За считанные часы конденсационные следы могут растянуться на несколько миль в ширину. По данным наблюдений, отдельные конденсационные следы распространяются по небу, охватывая площадь до восьми тысяч квадратных миль[137]. В насыщенной атмосфере они выступают в качестве катализатора, способствующего образованию тонких перистообразных облаков — тех самых, которые приводят к повышению температуры над поверхностью земли.

Атака террористов на Всемирный торговый центр в Нью-Йорке 11 сентября 2001 г. неожиданно пролила свет на то, как конденсационные следы влияют на приземную температуру. В течение трех дней после трагедии все коммерческие авиарейсы над Соединенными Штатами были отменены. Впервые со времен Первой мировой войны над США не было конденсационных следов: пусть недолго, но зато непрерывно. В 2002 г. в журнале «Nature» была опубликована статья[138], в которой метеорологи сравнили приземную температуру в 48 сопредельных штатах США в течение этих трех дней без конденсационных следов с аналогичными показателями по предыдущим тридцати дням. Были выявлены существенные различия: в отсутствие конденсационных следов разница между дневной и ночной температурами по США в целом составила на 1,1 °C больше, чем обычно. Судя по всему, конденсационные следы, равно как и образующиеся на их основе перистообразные облака, снижают приземную температуру днем и повышают ее ночью.

Несмотря на то, что 1,1 °C- существеннейшее изменение приземной температуры, в этом исследовании не удалось однозначно продемонстрировать, что конденсационные следы ведут к общему повышению приземной температуры, внося тем самым вклад в глобальное потепление. Однако более новые исследования подталкивают нас именно к такому выводу.

В одной из работ, опубликованной в 2004 г.[139], изучалось увеличение количества перистообразных облаков над США в период с 1974 по 1994 гг. Поскольку было показано, что средняя влажность на уровне перистых облаков в США в течение этого периода не менялась, ученые пришли к заключению, что к росту количества перистообразных облаков привело именно увеличение числа воздушных перевозок и образующихся в результате этого конденсационных следов. Ожидаемый согревающий эффект при таком росте, по оценкам исследователей, составляет 0,2–0,3 °C в десятилетие. Что удивительно, за счет прироста только лишь количества перистообразных облаков можно, по мнению ученых, почти полностью объяснить потепление климата в США за последние 25 лет. Именно в этом заключается основная посылка в данной работе: хотя речь в ней идет о локальных, а не об общих согревающих эффектах, в статье предполагается, что облака верхнего яруса, образующиеся из конденсационных следов, вносят огромный вклад в потепление у поверхности земли.

Не менее отрезвляюще действует еще одна принципиально важная работа, опубликованная в 2003 г.[140]. Ее авторы количественно оценили взаимосвязь меняющегося распределения перистообразных облаков над Европой по данным метеоспутников и изменения количества воздушных перевозок в соответствии с учетной документацией за те же периоды времени. В работе делается вывод о том, что потепление, списываемое на счет перистообразных облаков, которые образуется вследствие воздушных перевозок, в десять раз превосходит показатели ожидаемого потепления за счет углекислого газа, содержащегося в выхлопах летательных аппаратов.

На данный момент трудно осмысленно сопоставить влияние на окружающую среду столь разных факторов, как, с одной стороны, углекислый газ в выхлопах самолетов, который выбрасывается в атмосферу вот уже более столетия и оказывает кумулятивное и глобальное согревающее воздействие на воздух над земной поверхностью, а с другой стороны, облачный покров, создаваемый за счет самолетов, — его согревающее воздействие носит более локальный и временный характер. Однако упомянутые исследования подводят к заключению, что конденсационные следы, оставляемые самолетами, ведут к образованию других типов облаков верхнего яруса, играющих более значительную роль в глобальном потеплении, нежели выбросы углекислого газа.

Количество авиаперевозок ежегодно увеличивается на 5 %[141], причем наибольший прирост осуществляется за счет дальних рейсов, неизбежно ведущих к образованию конденсационных следов. По иронии судьбы, новые модели авиационных двигателей, которые создавались с расчетом на то, чтобы более эффективно сжигать топливо и выбрасывать меньше углекислого газа, на деле оставляют больше конденсационных следов.

***

Группа ученых из Лондонского имперского колледжа проанализировала один из способов уменьшить количество конденсационных следов, а именно: запретить самолетам подниматься так высоко.

Используя компьютерную модель управления воздушным сообщением, они рассмотрели возможные следствия такого ограничения высоты крейсерского полета в Европе, чтобы самолеты не поднимались до высоты, на которой образуются конденсационные следы[142]. Одна из проблем внедрения подобных ограничений состоит в следующем: чем ниже летит самолет, тем больше плотность воздуха, которую ему приходится преодолевать, а следовательно, тем больше топлива приходится сжигать.

Отсюда следует, во-первых, повышение расходов на топливо, а во-вторых, увеличение выброса парниковых газов.

Действуя подобным образом, группа ученых разработала метод для определения максимально возможных значений высоты крейсерского полета без образования конденсационных следов. Эти значения устанавливаются по ходу полета в соответствии с изменениями атмосферной влажности и температуры.

Не пора ли нам подумать о том, чтобы изгнать с неба конденсационные следы?

Один из участников проектной группы, доктор Боб Ноуленд, пояснил: «Если ввести подобное ограничение для полетов над Европой, что приведет к повышению выбросов углекислого газа на 4 % по причине увеличения расходов топлива, наши расчеты показывают, что с точки зрения борьбы с конденсационными следами это пойдет только на пользу». Увы, согласно полученным данным, внедрение этого метода повлечет за собой и ряд трудностей: например, скученность движения! и увеличение длительности полетов. Тем не менее, система позволит снизить образование конденсационных следов на 65–95 %, что компенсирует ущерб от 4 %-ного увеличения выбросов углекислого газа.

Отсутствие же конденсационных следов приведет, в свою очередь, к значительному уменьшению количества тонких перистообразных облаков, обладающих согревающим эффектом. «Выбросы С02 из летательных аппаратов, — утверждает Ноуленд, — несмотря на их весьма значительный и все возрастающий объем, не сделают погоды, даже если нам удастся их сократить. Однако если завтра мы уменьшим количество конденсационных следов на 90 %, что представляется нам вполне осуществимым, результат не заставит себя ждать. Устранение конденсационных следов немедленно сослужит нам добрую службу».