Воздействие на геосферы Земли – причина изменения климата

Михаил Галисламов

Воздействие на геосферы Земли – причина изменения климата

1. Потепление климата на планете

Аномальные изменение температуры и природные катаклизмы являются одними из обсуждаемых международных тем XXI века. Высокая скорость потепления климата, наблюдаемая в течение последних десятилетий, вызывает беспокойство. Наука предоставляет в исследованиях аргументы, подтверждающие связь хозяйственной деятельности человека с выбросами парниковых газов (ПГ), которые в конечном итоге оказывают влияние на климат. Начиная с 1860 г. к ПГ стали относить диоксид углерода (СО2), который сильно экранирует инфракрасное излучение Земли. Крупнейшими мировыми проблемами последних десятилетий стало глобальное потепление и появление озоновых дыр. Из парниковых газов наибольшее воздействие на глобальное потепление оказывает водяной пар (около 60 %), затем углекислый газ (20 %), метан (15–18 %), хлорфторуглероды (фреоны), окислы азота (2–5 %) [1]. Суммарное количество ежегодных выбросов метана природного происхождения составляет ~ 6,7⋅1014 г, а суммарные выбросы метана из антропогенных источников равны ~ 4,8⋅1014 г. [1]. Предполагают, что природные выбросы метана в атмосферу составляют по своему объему около 60 %, а антропогенные – 40 %. Несмотря на сформированное общественное мнение, причины потепления климата окончательно не установлены.

Если углекислый газ признать причиной глобального потепления, то после 1940 г. выбросы росли, следовательно, десятки лет не должна была понижаться температура. С 1970 г. и по настоящее время – снова теплеет. Существует мнение, что глобальные изменения климата связаны в основном с усилением глубинной дегазации Земли. Заявление о высоких объемах антропогенной углекислоты, поступающей в атмосферу, не доказывает его роли. Углекислый газ, выработанный при антропогенной деятельности, или поступающий из недр во время вулканических извержений, либо образующийся при разложении органического вещества, не может подниматься от земли выше первых метров. Его плотность (1,9768 г/л) [2] существенно больше плотности воздуха. Роль антропогенного фактора здесь является подчиненной.

Является ли наблюдаемое изменение климата результатом очередного потепления Земли, или результатом деятельности человека? Конечно, антропогенные выбросы вредят экологической обстановке на планете. При подвижках земной коры неоднократно отмечали природные процессы, которые сопровождались масштабными выбросами в атмосферу и восходящих потоков разлагающегося газа метана [3]. Изменение климата беспокоит общество. Основные дискуссии по изменению климата касаются вопроса соотношения между естественными и антропогенными факторами, определяющими динамику температуры планеты. Концепция антропогенного происхождения глобального потепления, стала действенным инструментом геополитики.

Под воздействием выбросов в атмосферу температура на Земле неуклонно идет вверх. Особенно быстро этот процесс происходит в последние пятьдесят лет. Какова доля антропогенного фактора в потеплении? Одной из причин повышения температуры на Земле большинство климатологов считают парниковый эффект. Многие российские исследователи придерживаются мнения, что причины носят естественный характер. Современная наука предоставляет аргументы, подтверждающие связь хозяйственной деятельности человека с выбросами ПГ, которые, якобы, в конечном итоге и оказывают влияние на климат.

Содержание диоксида углерода (СО2) и метана (СН4) в атмосфере начало быстро увеличиваться с конца XVIII века. Начиная с 1860 г. к ПГ стали относить углекислый газ, который поглощает инфракрасное (ИК) излучение Земли. Газы атмосферы, облака и аэрозоли экранируют ИК—излучение земной поверхности, создают парниковый эффект в системе Земля – атмосфера. Шведский ученый, С. Аррениус, в 1896 году рассчитал коэффициенты поглощения инфракрасного излучения водяным паром и углекислым газом в атмосфере, а также изменения температуры Земли при вариациях концентрации углекислого газа. Он выдвинул гипотезу, что снижение концентрации в атмосфере углекислого газа может являться одной из причин возникновения ледниковых периодов.

Согласно данным Организации объединенных наций, гидрофторуглероды (ГФУ), пришедшие на смену хлорфторуглеродам (ХФУ), не оказывают разрушающего влияния на озоновый слой, являясь мощными парниковыми газами. Объем их выбросов в атмосферу в 2010 – х годах составлял порядка 0,5 гигатонн эквивалента углекислого газа в год, ежегодно увеличиваясь на 7 % [4]. Добавочное поступление СО2 связывают в основном со сжиганием топлива, уничтожением лесов и минерализацией пахотных почв. Концентрация СН4 в атмосфере с начала XIX века почти удвоилась [5]. Возрастание концентрации метана в атмосфере объясняют увеличением поголовья скота (СН4 – один из продуктов метаболизма жвачных животных), переувлажнением земель при культивации риса и возрастанием добычи угля, в залежах которого этот газ накапливается.

В мире идет процесс унификации производства и потребления, разрабатываются и устанавливаются новые стандарты экологических норм, правил. Подготавливаются соответствующие нормативно-правовые документы. С целью изменить негативную ситуацию с выбросами газов в атмосферу, сложившуюся во многих промышленно развитых странах, в декабре 1997 в г. Киото (Япония) группой государств подписан протокол о сокращении выбросов ПГ в атмосферу. Киотский протокол (КП) был открыт для подписания и ратификации всем странам мира 16 марта 1998 г. Участниками Киотского Протокола с 2002 г. являлись государства-члены Европейского Союза, Япония, а также другие страны. Всего на октябрь 2004 г. Киотский протокол был подписан 124 странами. Совокупный выброс парниковых газов стран—участниц составлял 46 %. С целью сдерживания тренда глобального потепления на Земле, Международная Группа Экспертов по Изменению Климата считает, что потепление климата, начиная с 1970–х годов, является результатом хозяйственной деятельности человека [6]. Используемые модели климата при разных сценариях роста концентрации ПГ в атмосфере давали прогноз, что к 2100 году аномалия глобальной температуры может достичь 2 °С.

Большая часть стран—участниц протокола превысила свои лимиты по эмиссии парниковых газов. Специалисты в сфере климатической науки высказываются о неэффективности Киотского протокола, т. к. в документе нет реальных рычагов для регулирования выбросов. По результатам современных исследований, из всех парниковых газов наибольшее воздействие на глобальное потепление оказывает водяной пар (около 60 %), затем углекислый газ (20 %), метан (15–18 %), хлорфторуглероды (фреоны), окислы азота (2–5 %) [1]. Вопрос удельного веса антропогенных факторов в происходящих изменениях остается не решенным. В связи с потерей ведущей роли в атмосфере углекислоты, главная роль в парниковом эффекте стала переходить к другим газам: метану, затем аргону и фреонам, роль которых, по мнению исследователей, сравнительно не велика.

Рост СО₂ в атмосфере от антропогенного фактора трудно признать значимым. Содержание углерода в самой атмосфере – около 750 Гт, в поверхностных слоях океана – 1000 Гт, околоземной биоте, включая почвы, – около 2200 Гт. Ежегодное антропогенное поступление углерода в атмосферу 5,5 Гт, т. е. 0,14 %. Наблюдаемый ныне рост СО₂ в атмосфере происходит после длительного периода потепления. По мнению ученых, этот рост может быть следствием естественного процесса и интенсификации выделения СО2 океаном из—за увеличения температуры воды.

Большую роль в привлечении внимания к проблемам климата сыграли прогнозы последствий воздействия человечества на климат. Повышение среднегодовой температуры воздуха не может служить доказательством антропогенного воздействия на климат. Модельные результаты показали, что потепление атмосферы между 1910 и 1940 гг. происходило в основном из-за колебания солнечной активности и в меньшей степени от антропогенных факторов парниковых газов и аэрозоля сульфата в тропосфере.

В последних «Обзорах» Межправительственной группы экспертов по проблеме изменений климата (МГЭИК) наблюдаемое ускорение связывают не только с антропогенными, но и с природными причинами. Экологические проблемы (нарушение озонового слоя, уничтожение лесных массивов и опустынивание территорий, загрязнение атмосферы и гидросферы, выпадение кислотных дождей), как утверждают ученые, возникают от деятельности людей. Снижается площадь лесов, тропические леса уничтожаются со скоростью 114 тыс. кв. км в год, происходит деградация почв (потеряно 2 млрд. га плодородных земель) [7].

Тема вокруг глобального потепления фокусируется на антропогенном происхождении изменений климата и на ограничении выбросов парниковых газов в атмосферу, прежде всего углекислого газа. Большую роль в привлечении внимания к проблемам климата сыграли прогнозы последствий воздействия человечества на климат. Варианты прогноза будущих изменений климата остаются сомнительными. Анализ данных, как правило, ограничивается результатами наблюдений приземной температуры воздуха (ПТВ). Среднегодовые значения ПТВ опираются на результаты наблюдений, накопленные за последние 100–150 лет за изменением температуры поверхностных вод океана. Несмотря на мнение, сложившееся в обществе (можно сказать и навязанное), причины глобального изменения климата окончательно не установлены.

Важная особенность динамики климата состоит в том, что, начиная с 1950 г., средняя скорость повышения ночных (минимальных) значений ПТВ на суше примерно вдвое превосходила скорость роста дневных (максимальных) значений ПТВ (0,2 °С против 0,1 °С за 10 лет). При сравнении средне—глобальной ПТВ Северного полушария, в «Обзорах» 2001 и 2007 гг. были исключены период потепления (900–1200 гг.) и период похолодания (1550–1900 гг.). Такой способ подбора фактов дал составителям «Обзоров» основание утверждать, что потепление климата в Северном полушарии в ХХ веке было самым сильным за последние десять веков, а десятилетие 1990–2000 гг. было самым теплым. Утверждение формируют иллюзию, что причиной появления экстремальных температур является заметный рост в последние три десятилетия именно концентрации СО2. Авторы статьи [3] называют это спекулятивными представлениями далекими от науки.

2. Температура и соленость вод в Арктическом бассейне

Временной ход аномалии температуры приземного воздуха, представленный как отклонение от средней величины за 1961–1990 гг., показывает, что на территории РФ за этот период произошло потепление на 1,4 °С [6]. В то же время аномалия в Северном полушарии составляет плюс 0,8 °С, в Южном полушарии – плюс 0,4 °С. В арктической климатической зоне потепление происходило быстрее и масштабней, чем в других регионах мира.

Согласно «Атласу Арктики» [8], границу Евразийского суббассейна можно ограничить условными линиями: с запада – 50° з. д., на востоке – 144° в. д. Остальную часть арктической зоны занимает Амеразийский суббассейн. Экстремальное потепление атлантических вод в Евразийском суббассейне наблюдали в 2003–2004 гг. Впервые за всю историю инструментальных наблюдений в Арктике в сезоне 2007 г. происходило аномальное развитие температуры. Изменения в распределении теплового состояния атлантических вод (АВ) и ледяного покрова в Северном Ледовитом океане (СЛО) летом 2007 г. были экстремально велики. Воды атлантического происхождения в Евразийском бассейне демонстрировали значительную положительную аномалию температуры относительно климатических значений. В ядре АВ, расположенном на глубинах от 210 м до 300 м, наблюдались аномалии, достигающие +0,6 °С [9]. Положительные аномалии температуры в слоях АВ наблюдались на глубинах, превышающих 80–100 м, и прослеживались до глубины 600–700 м.

Эксперты Всемирного фонда дикой природы (WWF) сообщили людям неприятную новость о состоянии ледяного покрова в Арктике и на Антарктиде. В 2008 г. льда в Арктике оказалось меньше, чем когда-либо за всю историю наблюдений. В Северном Ледовитом океане впервые очистился ото льда проход в районе Канадского архипелага и морской путь у побережья России.

Изменение климата Земли существенно влияет на ледники. По новым оценкам гляциологов в ближайшие десятилетия в летнее время могут исчезнуть льды в Арктике. Этот прогноз связан с ростом притока теплых вод из Атлантики. Оппонентом данной научной позиции выступает В.Т. Соколов, руководитель российской арктической экспедиции «Арктика-2008» на научном судне «Академик Федоров» ААНИИ Росгидромета. Он обращает внимание на то, что площадь ледового покрова в Арктике летом 2008 г. оказалась на 315 тыс. км² больше, чем в 2007 году [10]. По его мнению, полное исчезновение льда в Арктике из-за глобального потепления в ближайшие десятилетия исключено.

Распределение поверхностной солености летом 2008 г. на большой части акватории Арктического бассейна и арктических морей относят к аномальному. Отрицательные аномалии в содержании солей (распреснение) отмечалось летом на большей части акватории Амеразийского суббассейна. Нулевая изолиния аномалии солености проходила на север от Новосибирских островов, вдоль хребта Ломоносова. В отдельных районах распреснение достигало 2 ‰. В то же время поверхностный слой Евразийского суббассейна был аномально соленым. Контраст солености между двумя суббассейнами достигал 4 ‰ [9].

В 2008–2011 гг. продолжалось сохранение зон, характеризующихся существенными аномалиями термохалинного состояния СЛО. Летом 2011 г. в поверхностном слое морской воды глубоководной акватории Амеразийского суббассейна наблюдалось распреснение 4–5 ‰. Нулевая изолиния аномалии солености проходила от Новосибирских островов (75° с. ш. 145° в. д.) на север вдоль хребта Ломоносова. Контраст солености между двумя суббассейнами достигал 4 ‰ [9]. В отдельных районах распреснение достигало 2 ‰. Воды Арктического бассейна в 2011 г. были всюду теплее нормы.

В прибрежной зоне Амеразийского суббассейна в 2011 г. значения аномалий температуры поверхностного слоя были на 1–2 °С ниже, чем в евразийской части Арктического бассейна. Положительные аномалии температуры достигли: в Карском море (75° с. ш., 71° в. д.) – плюс 1,0–1,5 °С, в море Лаптевых (76° с. ш., 126° в. д.) – плюс 5–7 °С. В восточном направлении, к северу от моря Бофорта (74° с. ш., 137° з. д.), аномалии постепенно уменьшались до плюс 0,30–0,35°С [11]. В Евразийском суббассейне, начиная с 90–х годов XX века и на протяжении десятков лет, наблюдалось уменьшение средней солености воды. Летом 2011 г. тренд изменился, а положительные аномалии солености в этой акватории достигли величины 1,0–1,5 ‰.

В начале 2012 г. аномалия температуры воздуха для широтной зоны 70–85° с. ш. в Амеразийском суббассейне составила + 3,9 °С. В первой декаде 2012 г. в Амеразийском суббассейне наблюдались значительные отрицательные аномалии солености, сравнимые с аномалиями солености зимой 2006–2007 гг. Лето 2012 г. отмечалось положительными аномалиями температуры воды. Зона влияния распресненных вод, по данным экспедиции «Ямал—Арктика 2012», была ограничена с запада 70° в.д., с севера 74–75° с. ш. В третьем квартале 2012 г. в центральном районе Канадской глубоководной котловины, в районе хребта Менделеева (80° с. ш., 178° з. д.) и в районе восточного склона хребта Ломоносова распреснение поверхностного слоя достигло максимальной величины. Отрицательные аномалии солености в этих областях достигали 2–3 ‰. Соленость в Амеразийском секторе в 2012 г. хотя и уменьшилась с 5 ‰ до 4 ‰, но сохранилась [11].

Температура поверхностных слоев вод Арктического бассейна в 2012 г. была значительно выше климатической нормы. В большинстве районов положительные аномалии температуры в поверхностных слоях воды начали формироваться во втором квартале. Высокие температурные аномалии наблюдались в морях Бофорта, Чукотском, Лаптевых и Карском (до 4 °C и выше). Площадь летних льдов уменьшилась. Был установлен исторический минимум ледового покрытия в СЛО. Аномалии температуры воздуха для широтной зоны 70–85° с. ш. в 2012 г. составили летом + 2,0 °С, осенью + 3,6 °С. Амплитуда солености в сезоне 2011–2012 гг. составила 2,98 ‰ – почти в 1,5 больше средней амплитуды для этого района в период 1950–1989 гг.

Наблюдения за изменчивостью температуры и солености со станции СП-39, дрейфовавшей южнее поднятия Альфа (84° с. ш., 97° з. д.), оказались подобными; максимум температуры на глубине 10 м здесь наблюдался во второй декаде июля. В районе западного склона хребта Ломоносова (88° с. ш., 134° в. д.) летом 2012 г. было зафиксировано осолонение поверхностного слоя. Положительная аномалия солености была порядка 1,5 ‰, а температура воды была ниже нормы. Буй ITP-48 в 2012 г. дрейфовал в сторону пролива Фрама (80° с. ш., 0° в. д.), Колебания температуры между максимальным и минимальным значениями составляло 0,05 °С. Соленость воды в районе дрейфа ITP-48 в 2012 г. изменилась от максимальной к минимальной между хребтом Ломоносова и Канадской котловиной на горизонте глубины 10 м. Амплитуда солености в этом районе была в 4–5 раз больше средней климатической сезонной амплитуды для периода 1950–1989 гг.

В Арктическом бассейне СЛО с 2007 г. складывается дипольная структура аномалий поверхностной солености. Наблюдаются большие отрицательные аномалии солености в Амеразийском суббассейне. Противоположная тенденция наблюдается в Евразийском суббассейне – по всей акватории происходит слабое осолонение поверхностного слоя. В Карском море и море Лаптевых поверхностные слои характеризовались положительными аномалиями до 5 ‰ солености [11]. Исследование температурных изменений, зарегистрированных на гидрометеорологических станциях (ГМС), в районах прибрежной и островной зоны Карского моря выявило тренды устойчивого увеличения среднегодовой температуры со скоростью 0,62 °C/10 лет у юго-западного побережья и 1,41°C/10 лет на севере моря. В открытом море величина температурного тренда менялась от минимальных значений в центральной части акватории (1,05 °C/10 лет) до максимальных в ее северо-западной части (1,64 °C/10 лет). Для всего моря в среднем рост происходил со скоростью 1,22 °C/10 лет, возрастание среднегодовой температуры за 40 лет составило 4,9 °C. Вода в разных районах Карского моря стала теплей от 1,9 до 6,0 °C. Центральная часть Карского моря оказалась в зоне формирования значительной положительной аномалии солености, максимальные значения которой достигали 5–6 ‰ [12]. Скорость роста в 3 раза превосходит все соответствующие значения в Северном полушарии за тот же период.

Температура в восточном секторе Арктики заметно повысилась за период c 1978 по 2017 гг., например, в Восточно-Сибирском море – на +3,7 °C, в Чукотском – на +2,9 °C, в море Лаптевых – на +2,8 °C. По данным ГМС прибрежных районов, в перечисленных водных акваториях наблюдается растущий тренд среднегодовой температуры воздуха (Та) на 1,01 °C, 0,78 °C и 0,75 °C/10 лет соответственно. Среднегодовой рост температуры воды (Tw) в теплый период года в этих арктических морях составил 2,6 °C, 2,3 °C и 1,3 °C соответственно. Большая положительная аномалия температуры воды сформировалась в Баренцевом море (75° с. ш., 38° в. д.) на разрезе "Кольский меридиан" (условная линия, проходящая по 33,5º в. д.). По данным экспедиции научно-исследовательского судна «Профессор Молчанов» температура воды во втором квартале 2012 г. в слое 5–300 м была выше нормы на 2–2,5 °C. Положительная аномалия температуры в поверхностном слое воды (5–15 м) у островов Новая Земля достигала 4 °C.

В работе [11] представлены графики изменения состояния температуры и солености поверхностного слоя вод, в точке с координатами 75° с. ш., 145° з. д. (в Канадской котловине), составленные по данным наблюдений за последние 60 лет. На графиках видно, что до 1982 г. температура воды незначительно, но снижалась, а соленость медленно росла. Начиная с 90-х годов XX века к 2012 г. происходит резкое уменьшение солености: от 30–31 ‰ до 26–27 ‰ – для зимнего периода, и от 29–31 ‰ до 24–25 ‰ – для летнего периода. Соленость изменилась примерно на 4 ‰ зимой и на 5–6 ‰ летом. Авторы статьи высказали предположение, что потепление в Баренцевом море было вызвано влиянием притока теплых атлантических вод, поскольку к северу от архипелага Земля Франца-Иосифа, на глубине 75–100 м температура вод атлантического происхождения была выше нормы на 1,5–2°C.

Данное предположение не согласуется с быстрой сменой распреснения морских вод в отдельных регионах на противоположный тренд – увеличение солености и рост температуры в граничащим с ним суббассейне. Должна быть физическая причина и у потепления атлантических вод на глубине до 100 м.

В Карском море и море Лаптевых соленость поверхностного слоя в 2012 г. характеризовалась большими положительными аномалиями (до 5 ‰). Воды речного происхождения, распространяясь в Карском море, не создавали отрицательную аномалию солености в поверхностном слое. Подобное распределение является не совсем типичным. По съемкам 2007 и 2008 гг. пресные речные воды к концу летнего периода уходили от устья Оби и Енисея на север, достигая мыс Желания. Изменение течения ученые объясняют [11] воздействием атмосферных процессов, которые сказались на формировании гидрологических условий в Карском море, что выразилось в смещении в восточном направлении фронтальной зоны распресненных речным стоком морских вод.

При интенсивном таянии ледников, в 2012 г. в поверхностном слое вод Амеразийского сектора происходило распреснение, а на всей акватории Евразийского суббассейна наблюдалось слабое повышение солености поверхностного слоя. Судя по значительному увеличению температуры, выросло поступление пресной воды от таяния ледников в океаны. Температура поверхности океана изменялась с конца 1950-х годов, в верхних слоях океанов происходило увеличение теплосодержания. Таяние льда начинается с 1990-х годов, оно должно было привести к распреснению верхнего слоя вод Евразийского суббассейна. Увеличение солености вызывает вопросы.

В XX веке уровень Мирового океана поднялся в пределах 0,1–0,2 м [13]. Скорость подъема уровня Мирового океана превзошла в 10 раз, наблюдавшуюся в течение последних 3000 лет. Результаты анализа данных потепления отдельных компонентов климатической системы в течение второй половины 20-го века, а также оценки затрат тепла на таяние льдов, привели к выводу об увеличении теплосодержания в атмосфере и океанах. Рост теплосодержания верхнего слоя океана толщиной 3 км за период 1950–1990 гг. превосходил на порядок величины увеличение теплосодержания других компонентов климатической системы. Теплосодержание океана за период 1955–1996 гг. выросло и достигло 18,21022 Дж, в атмосфере составило 6,61021 Дж.

Крейг Лоэл, американский доктор философии из Национального совета по улучшению качества воздуха (National Council for Air and Stream Improvement), публикует статью «Охлаждение Мирового океана с 2003 года» (Craig Loehle. Cooling of the global ocean since 2003). Согласно его исследованиям, с 2003 по 2008 год (4,5 года) наблюдается снижение теплосодержания на 0,351021 Дж/год. Нам трудно обсуждать взятые автором источники и модель, по которым он получил отрицательный тренд, но инструментальные наблюдения с дрейфующих полярных станций и буев показали, что с 2007 г. идет рост теплосодержания в высоких широтах Земли.

Возрастание теплосодержания в верхних слоях океанов, происходило в течение последних 45 лет XX века. О причинах быстрых климатических изменений в Арктике, научное сообщество не сформировало однозначного ответа. Температура воздуха в восточном секторе Арктики примерно в 2,5 раза выше соответствующих оценок для дальневосточных морей (Берингово, Охотского) [11]. Средняя скорость роста уровня МО за последние десятилетия составляет 1,4 мм/год. Для южного региона Атлантического океана типично наличие интенсивного вертикального перемешивания и быстрого проникновения потепления вглубь океана. В других океанах этот процесс происходит гораздо медленнее. Академик Кондратьев К.Я. связывает изменение теплосодержания океана с ростом концентрации парниковых газов в атмосфере.

Ежегодно антропогенное поступление углерода в атмосферу, в виде двуокиси СО2, составляет 5,5 Гт, что не может повлиять существенным образом на воду морей и океанов массой более 1 миллиарда Гт. В работе [6] предполагают, что эмиссия СО2 служит своеобразным триггером мощных процессов в системе «океан – атмосфера». Совместное действие антропогенного фактора и крупномасштабного взаимодействия в системе океан – атмосфера – наиболее реальный механизм формирования тренда изменения глобальной температуры воздуха. В Отчете МГЭИК-2001 не говорится об усилении антропогенно обусловленного глобального потепления климата в высоких широтах северного полушария.

На фоне таяния ледников в Арктике в 2012 г., по границам РФ происходило распреснение вод Амеразийского и осолонение вод Евразийского суббассейна. Совокупность данных наблюдений ГМС береговой сети характеризует нетипичную реакцию Карского моря на происходящие изменения в природе. Если исходить из интенсивности таяния льдов и объема речных вод, впадающих в Карское море, то в нем должен был проявить себя отрицательный, но не положительный тренд солености воды. Изменения в полярных областях широко обсуждается в литературе, выдвигаются различные гипотезы. Среди них: перестройка крупномасштабных планетарных процессов, увеличение концентрации парниковых газов, смена типов атмосферных процессов и другие. По мнению некоторых ученых, чередование теплых и холодных эпох носят циклический характер.

К авторам нелинейных теорий колебания температуры в сферах Земли есть вопросы: почему в акватории, где наблюдается более быстрый рост температуры вод, ПТВ, таяние льда, происходит увеличение осолонения, вместо опреснения? Кондратьев К.Я. обращает внимание [13] на температурные изменения в Арктике, где последние десятки лет на большей части, за исключением моря Баффина, наблюдался рост температуры воды. Одновременно формировались регионы, как потепления, так и похолодания климата. Наличие области похолодания западнее Гренландии (море Баффина, Девисов пролив) и области потепления к востоку от нее (Гренландское море) наводит ученых на мысль, что их происхождение связано с устойчивым действием в регионе циркуляционных факторов. Аналогичной они видят природу формирования области потепления над северо-западом Северной Америки и Аляской, а также области похолодания в Охотском море [14]. Однородного усиления потепления не наблюдалось в последние 2–3 столетия. Вторая половина XX века характеризовалась сильной пространственно-временной неоднородностью.

3. Особенности температурных изменений в полярных областях земного шара

Ученые не дают однозначного ответа на вопрос о причине изменения в глобальных масштабах температуры на Земле. За период 40 лет (1978–2017 гг.) изменения среднегодовой температуры вблизи Атлантического побережья Антарктиды (75,4° ю. ш., 26,2° з. д.) показывают положительный линейный тренд на уровне поверхности земли и высоте 5 км. На высотах 10 км, 15 км, 20 км, 25 км температурный тренд – отрицательный. Изменения среднегодовой температуры за те же 40 лет в Арктике, о. Южный (72,3° с. ш., 52,5° в. д.) как на уровне поверхности земли, так и на высотах 5, 10, 15, 20 и 25 км показывают положительные линейные тренды [15].

Потепления не наблюдается последние 50 лет ХХ века для Северной и 40 лет для Южной полярной области [16]. На 18 из 32 метеорологических станций тренд не значительный или равен нулю. На большинстве станций в Северной Полярной области тренд в изменении температуры воздуха близок к нулю. В Южной Полярной области наблюдается слабый отрицательный тренд на станциях Халли-Бей, Моусон и Восток. Значимый положительный тренд в температуре воздуха наблюдается на двух станциях в районе Антарктического полуострова – Мак-Мердо и Новолазаревская. Причинно-следственные связи глобальных и региональных процессов в океане и атмосфере остаются недостаточно понятными.

4. Последствия климатических аномалий на планете

Погодные аномалии возникают в различных регионах земного шара и нередко создают стихийные бедствия. Например, засуха 1968–1972 гг. в Сахеле (территория Южной Сахары площадью 5,2 млн. кв. км с населением 60 млн человек); засуха и лесные пожары 1972 г. в Восточной Европе; засуха 1976 г. в Западной Европе; засуха и голод в Абиссинии (Эфиопия) и Сомали (1983–1986 гг.); суровые зимы 1978–1979 и 1980–1981 гг. в Северной Америке. Изменения климата проявляются в изменении частоты и интенсивности температурных аномалий и экстремальных погодных явлений. Ожидаемые последствия от изменений климата: рост температуры и продолжительности засух – в одних регионах; экстремальные осадки, наводнения – в других; повышается опасность возгораний лесных массивов; происходит деградация вечной мерзлоты в северных регионах; нарушается экологическое равновесие, в том числе одни биологические виды вытесняются другими; увеличивается скорость распространения инфекционных и паразитарных заболеваний.

Кислотность растворов измеряется водородным показателем (рН). У кислых растворов рН < 7, когда pH > 7 – вода будет иметь щелочную реакцию [17]. В нейтральном растворе рН = 7. У чистых природных вод рН = 5,7. В прединдустриальную эпоху у атмосферных осадков было рН = 5,2÷5,6, теперь на северо—востоке США у осадков рН = 4,2, а в нижних слоях облаков рН = 3,6÷2,6 [7]. Сульфатные аэрозоли приводят к выпадению кислотных осадков. Впервые они были обнаружены в одном из горных озер в Швеции. Затем явление стало распространенным в Западной Европе и на северо—востоке США. В результате негативного действия кислотных дождей, Швеция имеет много мертвых озер. Примерно 20000 озер из 90 000 содержат кислоты. В Канаде таких озер еще больше – 48000. Подкисление угнетает рыбу. В реках южной Норвегии, славившихся в начале XX века промыслом лососевых, в 1970 г. не было выловлено ни одной лососевой рыбы [7].Уровень поражения соединениями серы европейских лесов, имеющих промышленное значение, достигает 60 % [1]. Только 7 % из всей серы, загрязняющей воздух в Норвегии, вырабатывается в этой стране. Для Швеции этот показатель составляет 10 %. Выбросы серы в одних регионах приводят к значительному эколого-экономическому ущербу в других, что является примером отрицательной экстерналии.

На заседании Президиума РАН, проведенного 17 февраля 2004 г., с докладом выступил академик В.И. Осипов. Он озвучил данные по природным катастрофам, которые произошли во второй половине ХХ и начале XXI столетия на нашей планете. За последние пятьдесят лет количество природных катастроф на Земле увеличилось почти в три раза [18]. В России, как и в целом мире, наблюдается рост природных опасностей. Размер ежегодного экономического ущерба от опасных природных и техногенных проявлений, поражающих территорию России, составляет от 20 до 26 млрд долларов США в год. Потери имеют устойчивую тенденцию к росту. Увеличение числа природных катастроф в мире и наносимый ущерб от них связывают с процессами в социальной и природной сферах. Рост экономические потери от природных катастроф: Причинами роста социальных и материальных потерь, по мнению В. Осипова, является рост человеческой популяции на Земле и техногенное воздействие человека на природную среду, деградация последней. Это приводит к интенсификации наводнений, ураганов, смерчей, оползней, эрозии.

Жизни людей на Земле угрожают землетрясения, извержения вулканов, цунами, провалы и опускания земной поверхности, сели, снежные лавины и пожары. Карстовые процессы развиваются в недрах России на 13 % активней других районов мира [19], что предполагает разложение веществ в земле на составные элементы, вынос (перенос) их в другую зону, с образованием пустот.

В августе 2010 года в Москве сложилась чрезвычайная экологическая ситуация. В городе наблюдался сильнейший смог. Предельно допустимая концентрация (ПДК) угарного газа утром достигла своих максимальных значений. Санитарные врачи говорили, что содержание вредных веществ в воздухе в разных районах Москвы превышало допустимые нормы от 2 до 4 раз [20]. Максимальные часовые значения концентрации газов в приземном воздухе на территории Москвы превышали ПДК: по угарному газу (СО) в 6 раз, по диоксиду азота (NO2) – в 10 раз. Отмечалась массовая гибель диких животных в московских парках и подмосковных лесах. Основная масса очагов пожаров (данные спутника Terra/MODIS) расположились между меридианами 37° и 43° в. д., протянувшись от 43,5° до 56,5° с. ш. Причиной смога называют природные пожары [3]. Не все так ясно происходило в более раннем случае, как трактуют ученые в работе [3]. Во время антициклона, принесшего холодную и безветренную погоду в Англию, Лондон с 5 по 9 декабря 1952 г. окутал толстый слой смога при отсутствии пожаров. Загрязняющие вещества собрались в воздухе над городом, большое число людей получили отравления. Позже погода сменилась, и туман разошелся. По проведенной реконструкции рН = 1,6 во время лондонского смога.

5. Недостатки антропогенной теории

Большинство специалистов полагает, что наблюдаемое планетарное потепление обусловлено, в основном, ростом концентрации парниковых газов. В качестве одной из причин парникового эффекта на планете называют метан. В пересчете на одну молекулу, метан более действенный парниковый газ, чем углекислый газ. Парниковый эффект метана в 35 раз превосходит аналогичный эффект CO2. Метан образуется в болотах при гниении органики. Также он попадает в атмосферу из тектонических разломов и трещин при землетрясениях. Велика вероятность и антропогенных выбросов метана. Потоки этого газа на границе тропосферы и стратосферы преобразуются в углекислоту, затем опускаются вниз. Метан активно участвует в парниковом эффекте. Под действием солнечных лучей на высоте 15–20 км он разлагается на водород и углерод. Последний, соединяясь с кислородом, образует СО2.

Утверждение о наличии связи климата с долговременными глобальными изменениями антропогенной природы – является спорным и не достаточно корректным. Глобальное потепление должно было ускорить оборот осадков, но этого явления в полярных областях планеты не наблюдается. Ученые построили график изменения общего среднегодового стока рек в Северный Ледовитый океан и график осадков, выпавших на поверхность области стока к северу от 70º с. ш. Как в общем стоке рек, так и в осадках, отсутствуют тренды роста. Сток пресных вод из районов Сибири в шельфовую зону и вынос их в Арктический бассейн не увеличился, а сократился [16]. Нейтральный результат был получен при анализе осадков на станциях в Антарктиде. Ученые ставят вопрос об адекватности данных наблюдений, используемых при расчетах средней глобальной температуры.

В докладе МГЭИК-2001 эксперты выражают сомнение в адекватности используемой модели потепления: «Природно обусловленные воздействия могли играть роль в наблюдаемом потеплении в течение первой половины 20–го столетия, но не способны объяснить потепление во второй половине столетия». С точки зрения вкладов различных факторов специалисты отмечают неопределенность полученных количественных оценок антропогенного потепления, особенно это относится к атмосферному аэрозолю. Авторы отчета МГЭИК–2001 отказались от определения «изменения климата», как понятия, обусловленного лишь антропогенными факторами. Ученые признали преувеличение роли антропогенного фактора, как причины изменения климата, связанной с промышленными выбросами в атмосферу. Реконструкция климата за последние 1000 лет и модельные оценки его изменений свидетельствуют о малой вероятности того, что потепление климата, наблюдавшееся во второй половине 20–го столетия, имело полностью природное происхождение.

По мнению академика К. Кондратьева, результаты численного моделирования климата, при сравнении с данными наблюдений, были противоречивыми и неубедительными [21]. Численное моделирование климата, обосновывающие гипотезу «парникового глобального потепления», представляет собой не более, чем подгонку к данным наблюдений. Предполагаемое удвоение концентрации СО2 в атмосфере, усиливает парниковый эффект атмосферы и составляет около 4 Вт/м². При численном моделировании климата введением «потоковой поправки», достигают десятков и даже сотен Вт/м². В статье 2003 г., опубликованной британской газетой «Гардиан», бывший председатель 1-й Рабочей группы МГЭИК проф. Д. Хотон сравнил антропогенную угрозу изменения климата с оружием массового уничтожения и обвинил США в том, что их отказ от поддержки концепции «глобального потепления» является главной причиной появления подобной угрозы. Это может означать, что Д. Хотон предполагал иной вид воздействия американцев на планетарную среду.

В историческом прошлом существовали периоды повышенного и пониженного содержания парникового газа. Вместе с ним менялся и климат. Увеличение содержания в атмосфере углекислого газа и отчасти связанное с этим потепление климата являются для человечества не опасными, а полезными. Углекислый газ, содержащийся в воздухе, полезен для большинства культурных растений. Современные культурные растения появились, когда содержание углекислого газа в атмосфере достигало 0,4 %, т. е. было на порядок выше современного. Академик А.Л. Яншин отрицательно относился к прогнозу изменения климата Земли в результате техногенной деятельности и усиления парникового эффекта. По его мнению, изменение содержания СО2 в атмосфере происходит главным образом по природным причинам [22]. Применять углекислый газ в качестве удобрений рекомендовал В.И. Вернадский. В "Очерках геохимии" он писал, что зеленые растения с помощью хлорофилла могли бы перерабатывать и превращать в органическое вещество гораздо больше углекислого газа, чем может дать его современная атмосфера. Опыты в фитотронах подтвердили прогнозы Вернадского. При удвоенном содержании углекислого газа большинство культурных растении растут быстрее, дают зрелые семена и плоды на 8–10 дней раньше, а урожай – на 20–30 % выше, чем в контрольных опытах.

Использование эмпирической параметризации различных процессов затрудняет анализ адекватности климатических моделей. Остаются проблемы и с верификацией полученных данных. Существует мнение, что температура на Земле колеблется то вверх, то вниз, изменяясь от года к году, но в среднем остается на прежнем уровне. Декан географического факультета Московского государственного университета, академик Н.С. Касимов не спешит с климатическим прогнозом. Выступая 05.06.2014 г. на совещании по вопросу освоения Арктики, ученый остановился [23] на известной проблеме – потеплении и изменении климата. В докладе указаны современные тенденции в изменении температуры на территории России, в Северной полярной области и над Северным полушарием (температура свободной атмосферы). Предложил провести углубленные геологические исследования, как территории, так и акватории Северного Ледовитого океана. По его мнению, существуют риски освоения: деградация мерзлоты, которая касается как инженерных сооружений, так и потери территории страной. Можно потерять территорию, как на островах, так и в прибрежной зоне за счет температурной абразии, за счет отступания берегов, таяния льда. Важным последствием изменения климата академик называет как ресурс, так и опасность, исходящую от него. Это гидраты, газогидраты, которые имеются на дне Северного Ледовитого океана и которые при потеплении начинают поступать к поверхности, выделяя метан, так же, как и болота в Западной Сибири и в других районах. Ученый считает данную проблему чрезвычайно сложной, которая подлежит, как ресурсному, так и рисковому изучению. Н. Касимов советует этот процесс изучить и, может быть, каким—то образом с ним бороться.

В ведущих научных центрах, занимающихся проблемой изменения климата, обратили внимание на температурные аномалии 2016 г. В публикациях приводят данные о рекордах глобальной температуры и событиях, сопутствующих экстремуму. По данным наблюдений изменение приповерхностной температуры Земного шара, Северного и Южного полушарий потепление вышло на новый уровень. Многие авторы связывают температурный рекорд с длительным и сильным Эль—Ниньо.

В научных работах отмечают один эффект и не желают давать научную оценку другому, который в природе обычно связан с охлаждением поверхности при испарении с нее воды. Ла—Ниньо – противоположность Эль—Ниньо, проявляется как понижение поверхностной температуры воды ниже климатической нормы на востоке тропической зоны Тихого океана. Такие циклы отмечались в 1984–85 гг, 1988–89 гг. и 1995–96 гг. Ветры сдвигают зону теплой воды и растягивает холодные воды на 5000 км, где при Эль-Ниньо должен быть пояс теплых вод.

В Северном полушарии процесс глобального потепления протекает активнее, чем в Южном полушарии. Рост приземной среднегодовой температуры в Северном полушарии происходит с большей скоростью, чем в Южном. В сравнении с потеплением 1917–2016 гг. скорость потепления (1976–2016 гг.) увеличилась в 2,7–3 раза в Северном полушарии и менее двух раз – в Южном. Аномалия глобальной температуры у поверхности Земного шара (в целом над сушей и океанами) в среднем за 2016 год составила 0,773 °С [10]. В период 1976–2017 гг. среднегодовая температура потепления изменялась с различными скоростями [10]:

а) Северное полушарие – 0,343 °С/10 лет (суша), 0,250 °С/10 лет (суша + море), 0,186 °С/10 лет (море);

б) Южное полушарие – 0,166 °С/10 лет (суша), 0,109 °С/10 лет (суша + море), 0,097 °С/10 лет (море).

Подавляющее количество максимальных положительных аномалий на Земном шаре температуры в 2017 г. расположилось в промежутке между 60° и 180° восточной долготы над северными территориями РФ.

Усилия по снижению выбросов антропогенных веществ, предпринимаемые мировым сообществом, не привели ни к замедлению потепления, ни к снижению темпов роста концентрации ПГ. На территории РФ продолжается потепление, темпы которого существенно превышают средние по Земному шару. На сайте "Института глобального климата и экологии имени академика Ю.А. Израэля" (ИГКЭ) размещен доклад с результатами мониторинга среды в 2019 г. Весной 2019 г. средняя температура по РФ была на 2,86 °С выше нормы. Скорость роста среднегодовой температуры воздуха на территории России в 1976–2019 гг. составила 0,47 °С/10 лет [24]. Это более чем в 2,5 раза больше скорости роста глобальной температуры на планете за тот же период (0,18°С/10 лет). В течение последних тридцати лет (1990–2019 гг.) значительно выросли темпы роста, среднегодовая температура составила 0,81°С/10 лет.

Вообще-то научный интерес должен быть нацелен не на явления, которые сопутствуют температурным изменениям, а чем они вызваны. Результаты анализа среднемесячных значений температуры воздуха за период 1977–2003 гг. показывают, что температурное поле имеет неоднородную (очаговую) природу распределения [14]. Указанная неоднородность проявилась в повышение температуры воздуха наиболее быстрыми темпами в центральных частях материков. В обнаруженных очагах не установлена физическая природа устойчивого, многолетнего потепления. Ученые предполагают, что происхождение неоднородности связано с похолоданиями западнее Гренландии и потеплениями области к востоку от нее (Гренландское море), т. е. с действием в указанном регионе циркуляционных факторов. По мнению авторов, такая же природа формирования области потепления над северо-западом Северной Америки, Аляской.

Отметим, что соленость вод растет в Евразийском суббасейне и снижается в Амеразийском суббасейне. Наблюдается также не естественная картина отклонения в среднегодовых значениях температуры от нормы, когда в высоких широтах неизвестной энергией интенсивней разогревается восточная сторона Северного полушария. Большая часть теплового потока выделяется в границах территории РФ. Называем энергию «неизвестной», потому что научных доказательств о происхождении сил за пределами планеты, которые могли бы действовать из обозначенной области и изменять климат на протяжении десятков лет – нет.

Среди континентов мира наиболее подверженными действию опасных природных процессов являются Азия (38 %), Северная и Южная Америка (26 %), далее идут Африка (14 %), Европа (14 %) и Океания (8 %) [18]. Информация отдельно по Северной Америке для нас была бы более показательной. Современное потепление климата объясняют временной периодичностью и вкладом ПГ от природных источников, поскольку вклад в изменения от антропогенных выбросов не соизмеримо мал. Авторы научных публикаций, анализируя изменения климата, игнорируют асимметрию трендов в Евразии и Северной Америке, между северными и южными широтами. Пропорционально отклонениям температуры возрастают природные опасности, стихийные бедствия, катаклизмы и величина ущерба экономике страны. Гражданам РФ непонятны аномалии, превышающие мировые в 2,5–4 раза, в границах территорий своей большой страны. В работах, посвященных изменению климата, не пытаются установить причину температурной аномалии над участками суши и водными акваториями, относящихся именно к России.

При переходе от средних широт к высоким широтам в северном полушарии, ученые не замечают увеличения отклонений температуры от средних статистических величин. Либо они не решаются дать им определенную оценку. В научных работах [3, 15] не акцентируют внимание на положительных аномалиях температуры, ограниченных рамками определенной географической долготы и широты. Выражать и отстаивать мнение, не отражающее коллективную научную точку зрения, имеют мужество единицы ученых, в их числе академик К.Я. Кондратьев. В изменениях окружающей среды он выделяет три проблемы:

«1) изменения климата («глобальное потепление»);

2) глобальная динамика стратосферного слоя озона;

3) замкнутость глобальных биогеохимических круговоротов (концепция биотической регуляции окружающей среды)».

Заблуждения по проблематике глобальных изменений климата, по мнению ученого, состоят в следующем [21]:

«1) данные наблюдений не содержат отчетливого подтверждения существования антропогенного глобального потепления (особенно это касается данных наземных наблюдений в США, в Арктике и результатов дистанционного зондирования (ДЗ) со спутников;

2) усиление парникового эффекта атмосферы, обусловленное предполагаемым удвоением концентрации СО2 в атмосфере, может составить около 4 Вт/м², в тоже время неопределенности, связанные с учетом климатообразующей роли атмосферного аэрозоля и облаков, при численном моделировании климата, достигают десятков и даже 100 Вт/м²;

3) результаты численного моделирования климата, обосновывающие гипотезу парникового глобального потепления, якобы согласующиеся с данными наблюдений, представляют собой не более чем подгонку к данным наблюдений;

4) рекомендации об уровнях сокращения выбросов ПГ, опирающиеся на эти результаты, лишены смысла и могут иметь далеко идущие негативные социально-экономические последствия».

Кондратьев К.Я. не отрицает современного потепления климата, но объясняет его цикличностью. Ученый подчеркивал неполноту наших знаний об эмиссии и стоках ПГ; указывал на недостаточный учет вклада облаков в переносе радиации, изменение альбедо земной поверхности; влияние солнечно-атмосферных взаимосвязей, аэрозолей, мирового океана на климат. В дискуссиях академик касался вопросов оценки неопределенности результатов моделирования климата, соотношения вкладов природных и антропогенных факторов, влияющих на температуру земной поверхности и приземного воздуха. Он считал, что отсутствует достоверная оценка вкладов антропогенных факторов в формирование современного климата.

Отмечая общую тенденцию изменения климата и недостатки, присущие моделям математического прогнозирования, К. Кондратьев утверждает: главная проблема оценки в полноте понимания процессов, происходящих в системе «атмосфера – гидросфера – криосфера – литосфера – биосфера», подверженной различным внешним воздействиям. Считает естественным не постепенное потепление, а достаточно резкие изменения климата. Предлагает наряду с постепенным потеплением климата (порядка 0,3 °С за 10 лет) ввести сценарий "резкого глобального изменения", для которого типично внезапное повышение температуры в течение промежутка времени порядка 1–10 лет. Логично, когда количественные изменения с течением времени преобразуют качественно климат. Температура существенно влияет на поведение ледников. Однако имеются исключения, например, катастрофический сход ледника Колка (20.09.2002 г.), когда без заметных признаков начала подвижки, ледник внезапно покинул свое ложе. Революционной идеей нелинейного роста глобальных температур ученый разрубает "гордиев узел". Таким образом, как бы снимается противоречие между поступательным изменением климата и резкими колебаниями в течение года. Уже не нужно «нырять» вглубь происходящих процессов, чтобы искать для глобальных климатических изменений обобщающую причину. Волюнтаристский подход к решению проблемы, предложенный академиком К.Я. Кондратьевым, не способен помочь обосновать наблюдавшиеся изменения и восстановление температуры на огромных территориях (~100 тыс. км²) в течение полутора месяцев, а на локальных территориях в течение нескольких суток [25].

Климатическая доктрина РФ признает правомерность гипотезы об антропогенной составляющей глобального потепления. По Киотскому протоколу для Российской Федерации средний уровень выбросов парниковых газов в атмосферу в 2008–2012 гг. был ограничен базовым объемом выбросов 1990 г. За этот период в России было субсидировано порядка 100 проектов по снижению выбросов парниковых газов в рамках Киотского протокола. Не вызывает сомнений, что ограничение промышленных выбросов в атмосферу – полезное мероприятие. Насколько эффективным было принятое решение? Без знания причины увеличения среднегодовой температуры на планете, не ответить на вопрос: была ли острая необходимость выделять средства на борьбу с мифической угрозой? Более перспективным, на наш взгляд, было бы направление материальных и интеллектуальных ресурсов на поиск и нейтрализацию источника, создающего изменения климата.

6. Электромагнитные излучения и активность катаклизмов

Риск и угрозу жизни на определенных территориях представляет реализация природных опасностей, присущих этой местности, в форме неблагоприятных природных явлений и процессов. Академик Осипов В.И. считает, что именно опасности являются природными причинами чрезвычайных ситуаций, в том числе стихийных бедствий и катастроф [18]. Человек, воздействуя на природную среду, провоцирует развитие новых видов опасностей, получивших название техноприродных. К таким опасностям относят: наведенную сейсмичность, подтопление, оползни, карстово—суффозионные явления, различные техногенные физические поля и др. Суть наведенной сейсмичности заключается в том, что антропогенные воздействия могут приводить к изменению эффективных напряжений на контактах крупных блоков Земли. Мировая практика показывает, что при строительстве водохранилищ до 10 % плотин, созданных на высоту до 90 м, вызывают наведенную сейсмичность; у плотин высотой более 90 м – 21 %. Аналогичный эффект может возникать при закачке флюидов в глубокие горизонты земной коры, захоронении загрязненных вод, создании подземных хранилищ жидкостей и газов, законтурном обводнении месторождений углеводородов с целью поддержания пластового давления и в ряде других случаев. По мнению Осипова В.И., горные породы внутри Земли, накапливают внутренние перенапряжения. Изменение напряженного состояния служит триггером сейсмического события, подготовленного природой. Разрядка сопровождается высвобождением энергии пород, что увеличивает частоту проявлений землетрясений.

Поиск связи возмущений атмосферного электрического поля (АЭП) и процессов в земной коре предпринял в конце XIX в. английский сейсмолог Д. Милн. В Императорской метеорологической обсерватории в Токио с 1888 г. велась непрерывная регистрация электрического потенциала атмосферы. Д. Милн проанализировал годовой массив результатов наблюдений и связал по времени аномальные изменения потенциала атмосферы с землетрясениями в Японии. В СССР интерес геофизиков к элементам приземного атмосферного электричества, связанным с процессами в земной коре, возник в начале XX века. За два часа до разрушительного Джалал—Абадского землетрясения в 1925 г., на расстоянии 120 км от эпицентра события профессор Е.А. Чернявский наблюдал возмущения электрического потенциала атмосферы сложной формы при очень спокойной погоде. Он описал событие: «В день, когда нас поразило необычное поведение нашего прибора, небо было ясное. Однако аппаратура со всей очевидностью показывала – в атмосфере разразилась "электрическая буря" с чрезвычайно высоким потенциалом. Каким именно – измерить не удалось, так как стрелка прибора сразу же ушла за пределы шкалы. А два часа спустя разверзлась земля. Мы видели трещины шириной в 1,5–2 и длиной до 40 м. Тогда-то я и подумал: может, землетрясение и было причиной аномального состояния атмосферного электрического поля» [26]. Явления, связанные с процессом подготовки землетрясений, Е. Чернявский наблюдал еще два раза.

В истории СССР и РФ имеются длительные наблюдения за температурными аномалиями в континентальных масштабах. Институт космических исследований Российской академии наук (ИКИ РАН) – головной академический институт по исследованию и использованию космического пространства, основан 15 мая 1965 года декретом Совета Министров СССР. В 1992 году его переименовали в Институт космических исследований РАН. Измерение потока ИК—излучения в Среднеазиатском регионе в 1980 и 1984 годах, уходящего ежесуточно из разломов в предрассветное время, показало, что в одних и тех же зонах, некоторых крупных тектонических нарушений, эпизодически возникают положительные аномалии излучения. Анализ космических тепловых снимков поверхности Земли в диапазоне излучения 10,5–11,3 мкм показал, что по сравнению с сопредельными блоками над некоторыми структурами Среднеазиатского сейсмоактивного региона (Копетдагский, Талоссо—Ферганский разломы) наблюдается устойчивое повышение интенсивности потока выходящего инфракрасного излучения. Площадь аномалий достигала десятков тысяч квадратных километров. Для эпизодических аномалий характерно пульсирующее изменение площади. При землетрясении в Газли 20 марта 1984 г. в узле пересечения Тамды—Токраусского и Талассо—Ферганского разломов 11 марта была зарегистрирована положительная аномалия потока уходящего ИК—излучения на площади около 100 тыс. км² [25]. Землетрясения в зоне Тамды—Токраусского разлома летом 1984 г. (8 июля, 5 и 14 августа, 27 сентября) с магнитудой от 4,3 до 5,3 предварялись появлением в узле пересечения с Талассо—Ферганским разломом положительной аномалии уходящего ИК—излучения. Возникновение аномалий совпадало с активизацией разломов, над которыми зафиксировано повышение потока уходящего ИК—излучения. Продолжительность существования этих аномалий от 2 до 10 суток.

После землетрясения 19.03.1984 г. в регионе установилось фоновое распределение потока уходящего от Земли ИК—излучения. К концу суток 24.07.1984 г. в узле пересечения Талассо—Ферганского и Тамды—Токраусского разломов отмечено появление положительной аномалии ИК—излучения. Эта аномалия развивалась в юго—западном направлении 25 и 26 июля вдоль Тамды—Токраусского разлома. С 27 июля началось уменьшение площади аномалии, а 29 июля наблюдалось фоновое распределение потока уходящего излучения Земли. Появление незначительной по площади и интенсивности аномалии над Тамды—Токраусским разломом отмечено 30 июля, 1 и 2 августа 1984 г. Но уже 3 и 4 августа в регионе вновь наблюдалось фоновое распределение потока ИК—излучения Земли.

В районе г. Газли, в пределах зоны Тамды-Токраусского разлома, 5 августа 1984 г. произошло землетрясение с магнитудой 4,3. С 6 по 10 августа 1984 г. в регионе зарегистрировано вторичное появление и развитие аномалии ИК—излучения в узле пересечения разломов. Максимальная площадь аномалии наблюдалась 7 и 8 августа. Достаточно быстро (с 10 августа 1984 г.) распределение потока выходящего ИК—излучения принимает фоновое значение. Вслед, за появлением положительной аномалии ИК—излучения 14 августа 1984 г., последовали землетрясения с магнитудой 5,3 и 4,9 в районе Газли. Аномалии уходящего ИК—излучения в зоне Талассо—Ферганского разлома появлялись и перед землетрясениями с эпицентрами в южных отрогах Чаткальского хребта. Авторы доклада подчеркивают, что аномалии ИК—излучения в зоне Талассо—Ферганского разломов предшествуют землетрясениям в земной коре только с магнитудой более 4,3.

Положительные аномалии потока ИК—излучения обнаружены в Восточном Средиземноморье. Здесь аномалии зарегистрированы в прибрежной зоне (до 300 км) на границе Ливии и Египта. На этом участке аномалии ИК—излучения проявляются перед землетрясениями, связанными с Эллинской дугой. Эпицентры землетрясений имеют значительную удаленность от мест появления аномалий ИК—излучения над разломными зонами [25].

Над тепловой аномалией № 1–А (Восточного вершинного кратера Эльбруса) ярко—белые свечения были видны около 40 минут, а над тепловой аномалией № 2–А (зона современного разлома под ледником Малый Азау) – в течение 2 часов [27]. Световые аэрозольные «столбы», которые появились 26.12.2005 г., высотой 100–150 м. Они наблюдались в солнечную погоду.

К настоящему времени не установлены: причины появления аномалий, скоротечности излучения в ИК— диапазоне, быстрый спад интенсивности до фоновых значений. Относительно высокая скорость формирования и развития температурных аномалий (рост и спад температуры на несколько градусов за короткий срок), а также площадь развития (более тысяч квадратных километров), исключает возможность процесса преобразования механической энергии горных пород в тепловую при подготовке землетрясений. По мнению ученых, связь потока ИК—излучения, выходящего над активными разломными зонами, с кратким периодом их активизации ставит вопрос о природе возникновения таких аномалий.

В средине 80–х годов советские ученые имели космические снимки по всем континентам Земли в микроволновом диапазоне излучения. В 21 веке Россия получает их от американцев. Можно ли доверять американцам и их союзникам в передаче достоверной стратегической информации? Если судить по выполнению договора о взаимном уничтожении химического оружия, сфабрикованном допинговом скандале против российских спортсменов, отравлениях, придуманных британскими спецслужбами, лживом обвинении в организации взрыва на военном складе в Чехии, то нет.

7. Умышленное внесение корректив в природные явления

И. Лэнгмюр был удивлен, когда в 1943 г. группе ученых, в которую он входил, военный министр США предложил заняться вопросами электростатики выпадения осадков. Война подходила к концу, и у них кончались армейские контракты. Их никто не разорвал, исследования продолжились. Он не понимал, почему «Дженерал Электрик Компани» продолжал интересоваться метеорологическими работами. И. Лэнгмюр опубликовал [28] интересные факты. Он поделился своими впечатлениями, полученными на земле, и сведениями от других участников экспериментов: «Однажды мне пришлось ехать на автомобиле под облаком, которое в это время засевалось. За всю мою жизнь я никогда не видел такого тяжелого дождя. Я попал под ливень примерно на 15 минут… Мы отъехали к краю дороги, ибо не знали, что еще может случиться. Затем начался небольшой град – мелкие кусочки диаметром около сантиметра, затем дождь. Обычно первым приходит град, но здесь первым был дождь, продолжавшийся в течение пяти или десяти минут и лишь после этого немного града. Я понемногу тронулся в путь и проехал менее километра. Дождь прекратился. Я вышел из машины и огляделся. Дорога была суха. Здесь вообще не было дождя. Мы полагали, что гроза должна пойти в нашу сторону, на восток. Но эта гроза не пошла на восток. Она просто окончилась. Полностью. К этому времени, через пять минут после прекращения дождя, дождя не было видно нигде». Лэнгмюр И. высказал предположение, что электрические эффекты играют роль, но на более поздней стадии. С помощью электричества можно стимулировать рост ледяных кристаллов после того, как они созданы.

В зимнее время бывают слоистые облака, состоящие из водяных капелек. Даже если температура в облаке ниже точки замерзания, в них не образуются снежинки. Это означает, что в облаке отсутствуют кристаллы в сколько-нибудь заметном количестве. От частичек йодистого серебра, вброшенных в облако, возникают снежные кристаллы. Электронно—микроскопическое исследование показывает, что из одного грамма йодистого серебра может быть получено около 1017 ядер кристаллов. Нескольких килограммов йодистого серебра было бы достаточно, чтобы снабдить такими ядрами воздух над всей территорией США. Дымовой генератор, принятый на вооружении армии, может создавать 1017 дымовых частиц в секунду. Если дым йодистого серебра получать этим путем, то материал стоил бы пять долларов в час. Более трудной, по мнению И. Лэнгмюра, является проблема обеспечения нужного направления распространения частиц. Если частички в естественных условиях сохраняют активность, которую они имеют в лабораторных опытах, то широкое распространение их в атмосфере может оказать существенное влияние на климат. Во время экспериментов ученому не встретилось ни одного случая, когда обычное облако с температурой ниже точки замерзания нельзя было бы превратить в облако ледяных кристаллов путем засева его сухим льдом (твердый диоксид углерода CO2). С помощью одного самолета может быть засеяно и превращено в ледяные кристаллики примерно 1700 км² слоистых облаков за 1 час полета.

Лэнгмюр раскрывает содержание рапорта, составленного главой экспериментальной группы Д.Ф. Рексом. Экспериментальной группой Cirrus Project 13 октября 1947 г. был произведен засев в небольшом масштабе тропического урагана, локализованного в 350 милях на восток—северо—восток от Джексонвиля, Флорида. Группа из трех самолетов, поднялась в воздух и достигла внешнего вала ока в области шторма в 10 часов 45 минут. Засев был начат с 29,8° с. ш. и 74°,9° з. д. в 11 часов 38 минут по американскому времени, производился с высоты 5800 м. Температура воздуха была около –5 °С. Непрерывный засев продолжался по прямому курсу до 30°,2° с. ш. и 73,9° з. д. Закончили в 12 часов 08 мин по американскому времени. В течение 23 мин вдоль двухсот километрового пути было рассеяно 36 кг твердой углекислоты. Кроме того, две порции, по 23 кг каждая, были высеяны в вершину большого кучевого облака около 30,7° с. ш. и 70,4° з. д… По окончании засева, самолеты взяли обратный курс вдоль засеянного пути и производили фотоснимки участков. Дальнейших полетов, с целью продолжения наблюдений, не предпринималось. Визуальные наблюдения засеянной области показали резко выраженные изменения засеянных облачных слоев. Облачный подстил, наблюдавшийся ранее, выглядел как область широко разметанных снежных облаков. Область нарушений покрывала площадь примерно 1000 км².

Этот ураган просуществовал с 10 по 16 октября 1947 г. Он возник западнее Ямайки и двигался на северо-восток, прошел через Флориду за Майами, вышел в море и в момент засева находился в 650 км от берега. Примерно в течение суток дальнейший путь урагана оставался неизвестным. Затем воздушные массы повернули и направились на запад. Шторм оказался необычно мягким, что отмечено наблюдениями с самолетов. Во многих районах шторма не было. Не было кучевых облаков, не было дождя, скорость ветра на высоте полета самолетов составляла ~55 км/ч.

В 1906 г. между 13 и 23 октября был ураган, который зародился и прошел близко к пути урагана в октябре 1947 г. Он также повернул и двинулся обратно к побережью США, но только в юго-западном направлении.

8. Электрическое поле Земли

О существовании электрического поля в атмосфере Земли известно давно, изучение электрических процессов в атмосфере Земли осуществляется на протяжении нескольких веков. Б. Франклин (США) установил две формы электрических зарядов. Первые молниеотводы появились в 1752 г. в США и в Чехии. Большой вклад в понимание физики атмосферного электричества внес Вильсон (C.T.R. Wilson) в начале XX века. Он продемонстрировал наличие ионов в атмосфере, показал, что Земля заряжена отрицательно, а космические лучи вызывают разрядку планеты. Полярность Земли, в отсутствие грозовых облаков, всегда отрицательна, в тоже время верхний слой атмосферы (ионосфера) заряжен относительно Земли положительно. Большинство исследователей сходятся во мнении, что атмосферное электричество взаимосвязано с разделением электрических зарядов в грозовом облаке. Эта модель объяснения унитарной вариации АЭП остается признанной до сих пор.

Величина Еz = 130 В/м вблизи поверхности Земли практически постоянна в различное время года и для различных регионов. Автор работы [29] считает, что молнии переносят заряды из атмосферного слоя и обеспечивают отрицательный заряд Земли, под действием которого создается электрическое поле, возникают слабые электрические разрядные токи. Напряженность атмосферного электрического поля уменьшается летом и возрастает зимой; ночью поле больше его дневного значения. Отмечаются синхронные для всех пунктов суточные и годовые вариации E – т. н. унитарные вариации (UT). Явление UT заключается в том, что величина Е по всей Земле одновременно возрастает на 20 % в тот момент, когда в Лондоне (UT-мировое время) 19 часов. Установлено [30. С. 83], что максимум грозовой деятельности, усредненный по всей поверхности земного шара, приходится также на 19 часов по лондонскому времени. Автор считает, что возникновение электрических зарядов в атмосфере может быть обязано источникам, или их сочетаниям. К ним он относит: галактические космические лучи, солнечные космические лучи и естественные радиоактивные источники почвы. АЭП увеличивается с высотой в горах [31]. Наблюдение вступает в противоречие с теорией об ослаблении поля, по мере удаления от центра Земли.

9. Объемная плазма

Ионизация – это процесс, посредством которого из нейтральных атомов или молекул получаются положительные или отрицательные заряды. Газ, большинство частиц которого имеют электрический заряд, отличается от обычного газа. Он проявляет сходство с проводниками, электролитами и полупроводниками. Эти свойства являются следствиями электрических полей между заряженными частицами. Газам, ионизованным до высокой степени, И. Лэнгмюр дал особое название «плазма». Определение плазмы связано с представлением об ионизованном газе. Смеси газов, состоящие из противоположно заряженных компонент, у которых плотность заряженных частиц становится фактором взаимодействия этих частиц с электрическими и магнитными полями, в том числе и с внешними полями, представляет собой плазму [32].

Информация о работах по физике плазмы газового разряда ранее широко не освещалась. Она стала доступна научной общественности с 1958 г., после Женевской конференции по мирному использованию атомной энергии. Физика плазмы относится к проблеме многих тел. Основное взаимодействие – электромагнитное, хорошо изучено. Между заряженными частицами плазмы действуют электростатические силы. По теории, частицы газа с разноименными зарядами при встрече нейтрализуют друг друга. Статическая механика таких равновесных систем создана. Однако силы взаимодействия простираются на значительные расстояния [33], динамические свойства оказываются разнообразными, существует много типов коллективных движений.

Плазма называется газовой, если число таких частиц велико. По условию, плазма нейтральна и состоит из большого числа частиц двух сортов с зарядами +е и – е. Согласно теории, в объеме одной поверхности заключено равное количество положительных и отрицательных ионов. Плазма отличается от скопления просто заряженных частиц минимальной плотностью, определяемой из условия L > D, где L – линейный размер системы заряженных частиц, D – характерное для плазмы расстояние, называемое дебаевским радиусом экранирования [30. С. 505]:

rD = (kT/2πe2n)0,5,