Небезпечне «немовля»

Надмірна спека. Літо в розпалі. Перекриваються максимуми температур червня. Липень і серпень обіцяють бути ще спекотнішими. Англійські правила гарного тону радять, що коли співбесідникам ні про що розмовляти, то варто поговорити про погоду. Клімат завжди, а зараз особливо цікавить усіх. Тим паче що розмов про його катастрофічну зміну, глобальне потепління не бракує. І справді. Тануть вікові льоди в Арктиці, від шельфового льодовика в Антарктиді відколюються льодові поля величезних розмірів. Настільки великих, що вони не встигають розтанути аж до берегів Нової Зеландії, чого раніше не спостерігалося, але не можна виключити, що цього не бувало в минулому. Білі ведмеді вирушають на південь у пошуках їжі, вічна мерзлота в Сибіру, Скандинавії, на Алясці та в полярній Канаді відступає на північ. Що ж відбувається насправді й, найголовніше, що є причиною нинішніх явищ. Не менш важливим залишається й питання про те, чи траплялося подібне раніше й коли.

ФЕНОМЕН ЕЛЬ-НІНЬЙО

Погодні аномалії відбувалися й раніше. Але навіть якщо вони й зачіпали чималі території, все ж не існувало уявлення про їхній глобальний характер. Причиною, з одного боку, була відсутність тривалих метеорологічних спостережень, з іншого — складно відстежувався зв’язок кліматичних катаклізмів у планетарному масштабі. Метеорологія тривалий час нагадувала ворожіння на кавовій гущі.

Спроби якось проникнути в джерело формування погоди робили ще за античних часів. Платон та Аристотель вважали, що непостійність змін вітру, сонячних і хмарних днів можна зрозуміти завдяки ретельним і постійним спостереженням за природою. Майже дві тисячі років по тому Галілей винайшов термометр, а його учень Торрічеллі створив перший барометр. Почалося наукове спостереження погоди.

Перші ж кроки метеорології зіткнулися з недовірою. В Англії в XVI ст. тих, хто намагався на основі показників приладів передбачати погоду, хотіли відправити на вогнище. У Франції тих, хто прогнозував погоду, колесували. І навіть у XIX ст. Бісмарк відхиляв пропозицію створити державну службу погоди в Німеччині. Обѓрунтування було вельми оригінальним: «Пруський чиновник ніколи не помиляється». Потім у Німеччині така служба все-таки була створена, але Гітлер після свого приходу до влади 1933 р. наказав її ліквідувати. За метеослужбу заступалося керівництво армії, яке вважало її необхідним. Але генералам довелося потім розкаюватися: імперська служба погоди передбачила, що зима 1941—1942 рр. буде м’якою. А вже через декілька місяців німецькі дивізії замерзали в СРСР, де стояли небувалі морози.

У ті часи метеорологія в усіх країнах спиралася головним чином на статистику. У масі цифр, які отримують із безлічі метеостанцій, науковці шукали взаємозв’язку й закономірності подій в атмосфері. І прогнози були дуже неточними.

Лише в середині минулого століття в метеорології відмовилися від статистичного методу. Наука перейшла на новий етап: наголос було поставлено на з’ясуванні того, як виникають бурі й вітри, дощові фронти, перепади температури. Велику роль відіграло створення й поширення ЕОМ. Це дало змогу обробляти отримані метеорологами величезні цифрові маси відповідно до впроваджених у програми законів механіки й термодинаміки. І принесло перші довгоочікувані успіхи — прогнози погоди стали надійнішими. 1966 р. достовірність 24-годинного прогнозу становила лише 77%. Сьогодні прогноз на дві доби надійний на 90%.

Нині на нашій планеті — 9 000 метеостанцій, які регулярно випускають 900 метеобалонів, і 1 500 суден та літаків повідомляють про параметри погоди плюс супутники. Усі дані надходять до потужних комп’ютерів, які обробляють отримані результати. Так з’явилася можливість пов’язати локальні явища погоди з планетарними.

1892 р. капітан Каміло Каррільо повідомив на конгресі Географічної спілки в Лімі, що рибалки виявили біля берегів Перу та Еквадору теплу течію, яка з’являється там періодично. Вони назвали її «Ель Ніньйо» (ісп. El Nino). Так в іспаномовних країнах називали маленького Христа. Назва пов’язана з тим, що звичайна течія з’являлася напередодні Різдва.

Маля виявилося аж ніяк не безневинним. Це стало зрозуміло наприкінці минулого століття. За такою ласкавою назвою приховується одне з руйнівних природних явищ, що супроводжується численними людськими жертвами й колосальними матеріальними збитками. Біля узбережжя Еквадору та Перу різко, на 7-12°С підвищується температура води, зникає риба й гинуть птахи, починаються затяжні зливи. Легенди про такі явища збереглися в індійців місцевих племен ще з тих часів, коли ці землі не були завойовані іспанцями, а перуанські археологи з’ясували, що дуже давно старовині місцеві жителі, захищаючись від катастрофічних злив, зводили будинки не з пласкими, як зараз, а з двосхилими дахами.

Хоча зазвичай до Ель-Ніньйо зараховують лише океанічні ефекти, насправді це явище прямо пов’язане з метеорологічними процесами, що називаються «Південне коливання». Науковці встановили, що спричинені цією течією механічні й термічні коливання атмосфери та океану об’єднаними зусиллями розгойдують нашу планету, що також позначається на інтенсивності й періодичності екологічних катастроф.

ГІГАНТСЬКА ГОЙДАЛКА

У південній тропічній частині Тихого океану за середньокліматичніх умов має місце величезний кругообіг з рухом води проти годинникової стрілки. Східною частиною кругообігу є холодна Перуанська течія, яка прямує вздовж узбережжя Еквадору та Перу на північ. У районі Галапагоських островів під впливом пасатних вітрів вона повертає на захід, переходячи в Південну екваторіальну течію, яка несе відносно холодну воду в цьому напрямку вздовж екватора. Ці течії утворюють екваторіальний фронт, що перешкоджає вступу теплих вод до узбережжя Латинської Америки.

Завдяки такій системі циркуляції води вздовж узбережжя Перу в зоні Перуанської течії формується величезна область підйому щодо холодних глибинних вод, добре збагачених мінеральними сполуками, — Перуанський апвелінг. Він забезпечує високий рівень біологічної продуктивності в цьому районі. Така картина отримала назву «Ла-Нінья» (ісп. La Nina — маленьке дівчатко).

В аномальні за кліматичними умовами роки холодна Перуанська течія практично зупиняється, перекриваючи підйом глибинних холодних вод у зоні апвелінгу, і як наслідок різко зменшується продуктивність прибережних вод. Температура поверхні океану в усьому районі підвищується до 21—23°С, а інколи й до 25—29°С. Контраст температур на кордоні Південної екваторіальної течії з теплою міжпасатною взагалі зникає: екваторіальний фронт розмивається, й теплі води безперешкодно поширюються в бік узбережжя Латинської Америки. Утворюється Ель-Ніньйо.

Інтенсивність, масштаби та тривалість Ель-Ніньйо можуть істотно змінюватися. Наприклад, у період найінтенсивнішого за 130-річний термін спостережень Ель-Ніньйо це явище почалося у вересні 1982 року і тривало до серпня 1983-го. При цьому максимальні значення температури поверхні океану в прибережних містах Перу перевищили середньобагаторічні для листопада-липня на 8—10°С. Навіть у найпівденніших районах розвитку явища (18 градусів південної широти) аномалії прибережних значень температури поверхні океану становили 6—7°С, а загальна площа Тихого океану, охоплена Ель-Ніньйо, дорівнювала 13 млн. кв. км Цілком логічне запитання: яка ж сила зупиняє холодну Перуанську течію?

1924 року англійський метеоролог Гілберт Вокер розробив та успішно застосував на практиці так званий метод світової погоди, в основі якого закладено пошук телекомунікацій між змінами гідрометеорологічних елементів у різних районах земної кулі. Досліджуючи природу мусонних вітрів у Південній та Південно-Східній Азії, Вокер проаналізував аномалії атмосферного тиску в субтропічній зоні Південної півкулі та дійшов висновку, що мусони є частиною глобальної циркуляції атмосфери, а не її регіональним елементом. Виявилося, що над Австралійсько-Індонезійським районом Індійського океану та над акваторією південної частини Тихого океану (район острова Таїті) атмосферний тиск змінюється в протифазі. Центри дії цієї гігантської гойдалки тиску містяться в Південній півкулі — тому й з’явилася назва «Південне коливання».

Лише через 40 років, в 1966—1969 роках, норвезький метеоролог Якоб Б’єркнес пов’язав Південне коливання з Ель-Ніньйо. Йому вдалося встановити, що коли гойдалка нахилена в бік Австралії, Перуанський апвелінг працює нормально, стійкі пасати гонять холодну воду повз Галапагоські острови на захід у бік низького тиску вздовж екватора. Тобто спостерігається холодна фаза Південного коливання — Ла-Нінья, в період якої екологічних катастроф на планеті не відбувається. При цьому рівень Тихого океану в його західній частині на півметра вище, ніж у східній: пасати наганяють на захід теплу воду.

А коли гойдалка нахилена в бік Таїті, відбувається збій у звичайній системі циркуляції Тихого океану, пасати слабшають аж до зміни напрямку на східний — у бік низького тиску, і тепла вода від узбережжя Нової Гвінеї прямує на схід. Перуанська течія через це практично зупиняється, й далі розгортається весь ланцюжок подій, пов’язаних з теплою фазою Південного коливання, — Ель-Ніньйо. При цьому різниця рівнів у східній і західній частинах океану змінює знак. Тепер він уже в східній частині на півметра вищий, аніж у західній.

Наша Земля не куля, вона сплюснута біля полюсів і є еліпсоїдом обертання. Сплюснутість не дуже велика — радіус Землі біля полюсів усього на 42 км менший, аніж біля екватора, але така будова планети має величезне значення для клімату.

Оскільки Земля сплюснута по осі, то на її екваторі більша маса, ніж на полюсах. Сили тяжіння Місяця і Сонця через це прикладені не до центру маси нашої планети. Як наслідок, виникає момент сил, що змушує Землю нахилятися вперед, одночасно обертаючись. Це явище називається прецесією. Земна вісь гойдається з одного боку в інший з періодом 26 тис. років і кутовою амплітудою 27°27', описуючи конус, як дзиѓа. Моменти сил тяжіння, що змушують Землю гойдатися, залежать від її положення щодо Місяця й Сонця, яке, звісно, постійно змінюється. Відтак одночасно з прецесією відбувається коливання осі обертання Землі з періодом 428 діб і кутовою амплітудою всього 18,4'. Усі ці механізми зумовлюють биття полюсів з періодом шість років і максимальним відхиленням від середнього положення на 15 м.

Спільна дія описаного комплексу геофізичних чинників виражається в розвитку в атмосфері та Світовому океані місячно-сонячних коливань. Вони, у свою чергу, підсилюють хвилі полюсних припливів, що виникають унаслідок биття полюсів. Сума цих геофізичних варіацій, поза сумнівом, впливає на розвиток Ель-Ніньйо.

ПІДСТУПНЕ ДИТЯ ТРЬОХ СТИХІЙ

Аби зрозуміти наявність зв’язку між цими природними лихами й океанськими течіями, слід відповісти на два запитання. По-перше, наскільки давно відбувається явище, яке ми називаємо Ель-Ніньйо, а по-друге, чи таким великим є його енергетичний потенціал, аби викликати аномальні погодні явища в масштабах усієї планети.

Почнемо з другого. Не вдаючись до технічних аспектів, зауважимо, що попередня оцінка енергії, яку викидає океан в атмосферу в районі дії Ель-Ніньйо за добу, становить 4,3•1021 Дж, що сумірно з енергією всієї атмосфери ~1022 Дж. Енергія, яку виділяє Ель-Ніньйо, відповідає потужності приблизно в 450 ТВт, а це близько 90 тисяч електростанцій потужністю 5 мільйонів кВт. І все це тільки за одну добу.

Високий енергетичний потенціал Ель-Ніньйо породжує енергетичні потоки великої щільності, які проявляються як катастрофічні явища. Оскільки наша планета внаслідок явища прецесії здійснює коливання довкола своєї осі, то це впливає на формування кліматичних потоків. Лінійна швидкість обертання Землі на екваторі вища, ніж у середніх широтах, тому впливу Ель-Ніньйо найбільше зазнають низькі широти. Але в атмосфері все пов’язане між собою, й закону збереження енергії ніхто не скасовував. Перепадає всім. Від білих ведмедів Арктики до пінгвінів Антарктиди.

Як свідчать дослідження, таємничий Ель-Ніньйо існує багато мільйонів років. Археолог М. Моселі стверджує, що 1100 років тому потужна течія, точніше породжені нею стихійні лиха, зруйнували систему зрошувальних каналів і тим самим знищили високорозвинену культуру великої держави в Перу.

Цивілізація майя та китайська династія Тан загинули з однієї причини. І вдіяти ні китайці, ні майя нічого не могли, бо ця причина — Ель-Ніньйо. У німецькому Національному центрі наук про землю (National geosciences research centre) встановили, що сільське господарство обох цивілізацій, які розвивалися в мусонних регіонах, одночасно страждало через величезний брак вологи. Сталося це на межі IX і X ст. н. е. Комплексний підхід до проблеми дав змогу з’ясувати, що причина посухи  — переміщення смуги тропічних дощів через Ель-Ніньйо.

Науковці вже представили стародавні свідоцтва, що підтверджують їхню теорію. Останнього імператора династії Тан убили 904 року. Його 12-річний син не зміг керувати країною, й через три роки Китай занурився у злигодні хаосу та селянських повстань. Стосовно ж майя, то їхній останній кам’яний календар датується 907 р., про подальше існування їхньої цивілізації нічого не відомо.

LIAISON FATALE — ФАТАЛЬНИЙ ЗВ’ЯЗОК

За таких масштабів та інтенсивності явища аномалії кліматичних параметрів не лише поширилися на континентальну периферію Тихого океану, а й досягли Північної Європи і Південної Африки. Аналогічна ситуація мала місце також 1997—1998 рр. Більше того, науковці вважають, що в геологічному минулому могли траплятися супер-Ель-Ніньйо, які тривали по 200 років і крім короткочасних аномалій клімату призводили до тривалих періодів потепління.

Кліматичні події біля берегів Перу й Еквадору відбуваються за тисячі кілометрів від нас, але відстані за такої енергетики течії Ель-Ніньйо — не завада. Вплив неспокійного хлопчика мав проявитися й в Атлантичному океані. Щось подібне до двійника. Причому якщо Ель-Ніньйо й Ла-Нінья змінюють одне одного, то в Атлантиці Гольфстрім тече постійно. Залишилося знайти Північне коливання. І воно знайшлося. Метеорологи вже понад сто років знають про так звану атмосферну гойдалку. Це різниця між високим атмосферним тиском біля Азорських островів і низьким над Ісландією. Значення цього явища для клімату східної півкулі досі не зрозуміле. Лише тепер прояснився його сенс. Численні зіставлення демонструють тотожність ситуації в Тихому й Атлантичному океанах.

У Тихому океані поверхнева течія, що йде вздовж екватора, нагрівається з просуванням на схід. В Атлантиці води Гольфстріму, рухаючись на північ, охолоджуються. Роль пасатних вітрів, що відганяють Ель-Ніньйо від південно-американського берега, в Європі відіграють західні вітри. У Тихому океані різниця в атмосферному тиску зафіксована між островом Таїті й австралійським портом Дарвін, у нашій півкулі — між Ісландією та Азорськими островами. Отже, паралелі між північним і південним коливаннями вималювалися досить чітко. Крім того, метеорологи зареєстрували, що в роки, коли Ель-Ніньйо демонструє свою злу силу, в Атлантиці значно зменшується кількість ураганів, що зародилися там і рухаються в бік США.

Американський кліматолог Джеймс Гарелл порівняв головні показники північноатлантичного коливання з параметрами погоди в Європі, тобто повторив те, що давно виконали стосовно Ель-Ніньйо. Він з’ясував, що існує чіткий зв’язок між ритмом коливань і періодами, коли в Європі настають то м’які, то суворі зими. А в тих випадках, коли води Гольфстріму добре нагріті, збільшується різниця в атмосферному тиску над Ісландією та Азорськими островами. Це сприяє тому, що в Європу проникають західні вітри, й тоді зима буває теплою. Як впливає цей механізм на літню погоду в Європі, ще не зовсім зрозуміло.

Але вже безперечно, що так само, як течії в Тихому океані визначають погоду в Азії й Америці, так і атлантичні течії диктують атмосфері, які повітряні маси послати до Європи. На думку американського метеоролога Тіма Барнетта, в його науці це «найважливіше відкриття за останнє десятиліття»: знайдено нарешті головний привід машини погоди Європи.

Погодні цикли доволі розтягнуті в часі, а наукове спостереження за погодою ведеться лише близько 150 років. Теплі зими бували й раніше. Згадаймо у Пушкіна в п’ятій главі «Євгенія Онєгіна»:

«В тот год осенняя погода
Стояла долго на дворе.
Зимы ждала, ждала природа.
Снег выпал только в январе.»

Мабуть, і тоді Ель-Ніньйо показував свій характер.

І декілька слів про антропогенний чинник, тобто про вплив господарської діяльності людини на клімат. Можливо, якось людина й впливає. Але говорити про спричинені її діяльністю потепління або похолодання поки немає підстав. Енергетичні можливості людства порівняно з потоками енергії в атмосфері досить обмежені. Набагато важливішим є вплив вулканів і землетрусів.

Течія Ель-Ніньйо та її аналог в Атлантиці є потужною силою, що керує кліматом Землі.

ДОВІДКА «Дня»

Апвелінг — англ. upwelling — тип прибережної циркуляції океану, за якої під впливом вітру й ефекту обертання Землі прибережна течія відхиляється в бік моря, зумовлюючи відтік теплої поверхневої води й компенсаційне піднесення на її місце з глибини холодних водних мас. У Світовому океані існують п’ять стійких зон апвелінгу: Каліфорнійська, Перуанська (Тихий океан), Канарська, Бенгельська (Атлантика) та Сомалі (Індійський океан).