Карлос Мадрид - Мир математики. т.32. Бабочка и ураган. Теория хаоса и глобальное потепление

* * *

Инструментальные наблюдения за погодой ведутся сравнительно недавно (старейшие данные о температуре воздуха относятся к 1850-м годам), и для анализа изменений климата необходимо использовать косвенные данные, то есть данные о климате, полученные из других источников, к примеру путем определения возраста различных слоев озерных отложений, анализа пузырьков воздуха в древних льдах или изучения годичных колец деревьев. Основная проблема заключается в том, что результаты, полученные на основе косвенных данных, необязательно будут точными и надежными, что стало очевидным в ходе широко известной дискуссии вокруг модели Майкла Манна, получившей название «хоккейная клюшка».

В 2001 году ООН и Межправительственная группа экспертов по изменению климата приняли решение использовать модель Манна в качестве основной (в последнем докладе на тему изменения климата, опубликованном в 2007 году, приводится уже спрямленный график). В 1998 году климатолог Майкл Манн опубликовал в престижном научном журнале Nature статью, где привел знаменитый график в форме хоккейной клюшки, который предположительно отражал изменение средней мировой температуры за последнюю тысячу лет. График Манна был составлен по результатам анализа годичных колец определенного вида сосен. В модели Манна отсутствовали Малый ледниковый период и Средневековый теплый период и выделялся лишь температурный пик XX века. Казалось, что в течение последнего тысячелетия, помимо потепления в XX веке, не произошло никаких значимых изменений.

График изменения средней мировой температуры — «хоккейная клюшка» Манна.

Различные группы исследователей опубликовали важные работы, в которых выступили с критикой этой модели. Двое из них, математик Стивен Макинтайр и экономист Росс Маккитрик, обнаружили в работе Манна многочисленные ошибки. На основе тех же данных, что использовал Манн, Макинтайр и Маккитрик получили совершенно иные результаты. Они обнаружили, что Манн и его коллеги применили удивительную формулу, в которой вне зависимости от входных данных выходное значение всегда описывалось графиком в форме хоккейной клюшки. Иными словами, при статистическом анализе данных Манн недооценил множество колебаний температуры. В исправленной версии расчетов различие между современными значениями средней мировой температуры и температуры во время Средневекового климатического оптимума оказалось уже не столь заметным.

Различные модели, описывающие изменение мировой температуры за последние две тысячи лет (обратите внимание на пики, соответствующие Средневековому теплому периоду, Малому ледниковому периоду и нашим дням).

Что мы знаем о корреляции между температурой и концентрацией СО 2?

В 1896 году шведский ученый Сванте Август Аррениус опубликовал статью под названием «О влиянии углекислого газа в воздухе на температуру поверхности Земли», в которой отметил наличие прямой зависимости между изменением температуры и уровнем СО 2. Позднее это явление стало называться парниковым эффектом, хотя первым аналогию с парником провел еще Жан-Батист Жозеф Фурье в 1824 году.

Углекислый газ, или двуокись углерода (СО 2), служит причиной парникового эффекта, так как удерживает часть энергии, которую излучает нагретая поверхность Земли, и, как следствие, воссоздает эффект, наблюдаемый в обычном парнике. В результате температура заметно повышается. Основным парниковым газом является не СО 2, а (внимание!) водяной пар, действием которого объясняется 60 % парникового эффекта. Нужно различать естественный парниковый эффект, благодаря которому Земля стала обитаемой (температура на ней возросла с —18 °С, при которых жизнь невозможна, до 33 °С), и искусственный парниковый эффект, вызываемый человеком в результате выбросов в атмосферу СО 2, метана, оксида азота и других газов. Доказано, что с начала промышленной революции человек загрязняет атмосферу и изменяет ее химический состав.

Тепловая электростанция в Баттерси (Лондон), ставшая всемирно известной после того, как была изображена на обложке альбома «Animals» группы Pink Floyd.