Изменение климата
Практически все отрасли современной экономики развиваются с учетом погодно-климатического режима. О характерных особенностях его в Ленинграде, одном из крупнейших индустриальных центров нашей страны, подробно говорилось в предыдущих разделах
Однако климат, как и все в природе, непрерывно развивается. Хорошо известно, что и в то время, когда хозяйственная деятельность человека еще не сказывалась на ходе естественных процессов, климат Земли в целом н в отдельных ее районах менялся и менялся весьма существенно. Коренные изменения климата оказывали порой нежелательное воздействие на человека, а с тех пор, как резко возросло'влияние самого человека на климат, вопросу изменения климата уделяется все большее внимание.
Изменчивость климата не хаотична. Но в связи с многообразием влияющих на климат Земли факторов и с чрезвычайной сложностью их взаимодействия, эти изменения часто имеют сложный колебательный характер. Только за последний миллион лет отмечалось около 10 ледниковых-межледниковых периодов, внутри которых были более короткопериодные изменения климата — колебания климата. Лучше всего изучены изменения климата в современную эпоху, в течение которой проводились измерения важнейших метеорологических величин при помощи стандартных приборов.
Современая эпоха’, охватывающая последние сотни и десятки лет, является относительно теплым и благоприятным периодом истории Земли. Но и в этом периоде наблюдались существенные колебания климата. Самым значительным из них в северном полушарии было знаменитое «потепление Арктики». Оно началось в конце XIX в., достигло максимума в конце 30-х годов XX столетия и наряду с прочими районами захватило Ленинград. В Ленинграде средняя температура воздуха, например за декабрь 1936 г., была 0°С вместо обычной —5,5°С, а Нева в течение всего периода потепления вскрывалась на много дней раньше обычного и замерзала позже.
В 40-х годах потепление в северном полушарии сменилось похолоданием, которое продолжается до настоящего времени. Это похолодание было довольно медленным и не достигло еще масштабов предшествующего ему потепления.
В связи с тем что изменения климата в отдельных районах могут не совпадать с глобальными, значительный интерес представляет рассмотрение особенностей изменения климата в Ленинграде.
Для этого были использованы данные наблюдений в Ленинграде по основным метеорологическим величинам — температуре воздуха за период 1751— 1979-.. гг.; и осадкам за период 1836— 1977 г. Многолетний ход этих величин и их сочетание достаточно хорошо представляют современные колебания климата. Колебания в ходе температуры воздуха и осадков выявлялись одним из наиболее широко распространенных и простых методов — методом фильтрации (скользящего осреднения). Осреднение температуры воздуха проводилось по скользящим десятилетиям, осадков — по скользящим пятилетиям. Такое осреднение дает возможность сгладить ежегодные значительные колебания в рядах этих характеристик и выделить преобладающую длительность колебаний, их амплитуду и фазу.
На рис. 50 представлен сглаженный таким образом многолетний ход температуры воздуха за год и по сезонам. Горизонтальной линии па графике соответствует среднее многолетнее значение температуры воздуха. Как видно из рис. 50, в Ленинграде более чем за 200 лет температура воздуха не оставалась постоянной, а ее изменчивость и после осреднения велика. Самые значительные колебания средних годовых температур (1,7 "С) отмечались в период с середины XVIII до начала XIX в. В это время было шесть наиболее холодных десятилетий 1780— 1789, 1781— 1790, 1803— 1812, 1806— 1815, 1807— 1816, 1808— 1817 гг. Столько же самых теплых десятилетий наблюдалось подряд с 1927— 1936 по 1932— 1941 гг., что совпало с глобальным потеплением климата в северном полушарии. В целом за весь период наблюдений в Ленинграде видна тенденция к плавному и непрерывному росту значений средней годовой температуры воздуха. По рис. 50 можно судить о вкладе отдельных сезонов в изменение средней годовой температуры воздуха.
Общий ход кривой температуры воздуха в зимние месяцы почти повторяет ход температуры за год (рис. 50 а). Зимой самым холодным десятилетием был период 1780— 1789 гг. с температурой —9,6°С. Если этот период оказался исключительным по интенсивности похолодания, то по длительности особенными были первые два десятилетия XIX в. В них наиболее холодной была зима 1809 г. Из истории известно, что в эту зиму Ботнический залив замерз особенно рано, а ледяной по кров был устойчив настолько, что русская армия (шла война со шведами) воспользовавшись этим перешла южную часть залива, перевезла с собой пушки и приблизилась к шведской столице, что привело к победоносному для России завершению войны. В холодные петербургские зимы, о которых пишет Пушкин в известных строках: «Люблю зимы твоей жестокой недвижный воздух и мороз...», вдоль Невы прокладывался санный путь. Да еще и в наше время памятны холодные зимы 1940-41, 1941-42, 1955-56, когда пешеходы переходили Неву pie по мостам, а по льду. Середина и конец XIX в. характеризуются умеренно холодными зимами с несильными, но устойчивыми морозами. Позже характер зим изменился. Они стали более теплыми, с частыми оттепелями, поздним ледоставом и неустойчивым ледяным покровом. Так, в теплую зиму 1924-25 г. Нева у Дворцового моста совсем не замерзала. Особенно теплым было десятилетие 1930— 1939 гг., когда температура за год составила 5,4 °С.
Из рис. 50 б видно, что весной значительные колебания температуры воздуха за отдельные десятилетия отмечались до конца XIX в., затем эти колебания становятся менее заметны, но температура воздуха все время остается выше нормы. Самыми холодными из весенних десятилетий были 1806— 1815, 1807— 1816 гг. с температурой воздуха всего 3,9°С, а самыми теплыми — три десятилетия подряд 1928— 1937,1929— 1938, 1930— 1939 гг. с температурой 7,1 °С и десятилетне 1959— 1968 гг. с температурой 7,2 °С.
Летом (рис. 50 в) колебания средних температур по десятилетиям в течение всего рассматриваемого периода незначительны. Наибольшее потепление за лето, когда средняя температура доходила до 16 °С, отмечалось в десятилетиях с 1766— 1775 по 1770— 1779 гг. Вт&рая теплая волна отмечалась в период с 1929— 1938 по 1936— 1945 гг. Из них самыми теплыми были 1931— 1940 и 1932— 1941 гг. Периоды летних похолоданий, основной из которых приходится на 30-е годы XIX столетия, выражены менее отчетливо, чем периоды потеплений.
Осенью (рис. 50 г), как и весной, большие колебания в ходе температуры отмечались в первой половине рассматриваемого периода, а во второй половине, начиная с 70-х годов прошлого века, температура значительно выше обычной была лишь в 20— 30-е годы нашего столетия. Наиболее высокая температура 3,6°С была осенью в период 1929— 1938 гг. Самым холодным десятилетием со средней температурой 0,1 °С был период 1803— 1812 гг.
Для каждого десятилетия за период 1886— 1875 гг., по данным за конкретные годы, было подсчитано также число аномальных летних и зимних сезонов в Ленинграде (табл. 118). Аномальным считался сезон, в котором температура воздуха была выше или ниже средней многолетней на величину, превышающую среднее квадратическое отклонение.
Почти в каждом десятилетии бывают по 1... 3 аномально холодных и столько же аномально теплых лет или те и другие вовсе отсутствуют. Однако в период 1946— 1955 гг. отмечены только две аномально теплые зимы и совсем не было холодных.
Летом картина несколько иная. Если в период 1886— 1895 гг. наблюдались три аномально холодных сезона без теплых, то в периоды 1946— 1955, 1966— 1975 гг. отмечались по два теплых,
а в 1936— 1945 гг. даже четыре теплых года и не было ни одного аномально холодного. В остальных десятилетиях аномально теплые и холодные годы распределяются почти равномерно.
Изменение осадков во времени представлено графиками на рис. 51 для количества осадков, осредненного по скользящим пятилетиям, за год, теплый и холодный период. Горизонтальной линии на графике соответствует среднее многолетнее значение количества осадков. По сравнению с температурой воздуха период точных наблюдений по осадкам более ограничен
В ходе осадков, так же как и в ходе температуры воздуха, наблюдаются различные по величине амплитуды и длительности колебания. Чрезвычайно сухими были первые пятилетия. Из них в 1853— 1857 и 1854— 1858 гг. годовая сумма осадков составила всего 370 мм. Обильными осадками характеризуются периоды с 1863— 1867 по 1870— 1874 гг. Самыми сухими в текущем столетии были пятилетия с 1909— 1913 по 1913— 1917 гг. и с 1938— 1942 по 1942— 1946 гг., а наиболее влажными — с 1920— 1924 по 1934— 1938 гг. (рис. 51 в.).
Колебания количества осадков за теплый период в основном согласуются с годовым ходом осадков, поскольку в сумме осадков за год основной вклад принадлежит количеству осадков в теплый период. В холодный период колебания осадков менее значительны, чем в теплый особенно в XX столетии.
Сопоставление многолетнего хода температуры воздуха и осадков (рис. 50, 51) дает основание предполагать о существовании определенной связи между этими величинами. Наличие связи аномалий температуры и осадков подтверждается специальными исследованиями [25], но. характер ее до конца не выявлен.
Рассмотренные графики скользящих средних по температуре воздуха и количеству осадков дают лишь общее представление о характере колебаний этих климатических характеристик в Ленинграде, не раскрывая их сути. Выявление закономерностей таких колебаний и изучение причин, порождающих их, является задачей самостоятельной и чрезвычайно сложной, а предлагаемые пути ее решения разнообразны. Применение различных методов разложения сложных колебаний на составляющие, таких, как метод автокорреляционного и спектрального анализов и др., а также сопоставление полученных данных с колебаниями индексов атмосферной циркуляции, солнечной активности и т. д. позволило ученым выявить цикличность в колебаниях климатических характеристик [25,76].
Колебания климата, как и колебания отдельных его характеристик, многоцикличны. В отличие от периодических колебаний, которые повторяются через равные промежутки времени, циклы в колебаниях климата повторяются лишь с известной регулярностью, а их длительность и амплитуда не остаются постоянными. Отдельные циклы в колебаниях климата могут совсем исчезнуть и появиться вновь через несколько лет или десятилетий до сотен и более лет в зависимости от причин их вызывающих.
В табл. 119, заимствованной из работы [76], помещены сведения о цикличности в колебаниях средней месячной температуры воздуха за период 1891— 1960 гг. для Ленинграда. Самым распространенным в Ленинграде является цикл 2 ... 3 года (26-месячный), который в колебаниях температуры воздуха может иногда заменяться циклом 2 ... 4 года и даже 2 ... 5 лет.
В колебаниях количества осадков выявлены циклы 2 ... 3 года, 12... 13 и около 4 0 ... 50 лет для холодного полугодия, а для теплого периода — 4 ... 5, 9 ... 10, 4 0 ... 50 лет [25].
Делаются попытки использовать эту закономерность в колебаниях климатических характеристик для прогноза наиболее вероятного изменения климата до 2000 года, без которого трудно планировать развитие многих отраслей народного хозяйства. Общепринятого мнения о причинах происходящих изменений климата до сих пор еще не существует. Но к числу факторов, влияние которых на изменение климата уже достаточно обосновано, относят изменения состава атмосферы и формы земной поверхности, изменения наклона оси вращения Земли, изменения ее орбиты, изменения солнечной активности и др. Однако мнения ученых о масштабах влияния даже каждого из этих факторов и о его характере различаются.
В настоящее время, наряду с естественными факторами, резко возросла роль антропогенных факторов. Почти все формы человеческой деятельности сейчас оказывают то или иное влияние на климат, поэтому в будущем изменения климата будут происходить под совместным воздействием естественных и антропогенных факторов.
Пока нет убедительных доказательств того, что антропогенное влияние отразилось на климате больших территорий земного шара. Тем не менее, как было показано в предыдущих разделах, местный эффект такого воздействия достаточно велик. Так, температура воздуха в Ленинграде всегда выше, чем в окрестностях, ветер слабее, количество выпадающих осадков больше, а сроки начала и конца сезонов смещены. Есть основания предполагать, что даже при сохранении современного типа производства и темпов его развития зона такого влияния города на метеорологический режим окружающей его территории будет расширяться. Это может привести к изменению общего характера атмосферной циркуляции и, как следствие, к изменению климата значительных территорий.
Создание в крупном промышленном городе своеобразного метеорологического режима, отличного от естественного, служит только одним ярким, но далеко не единственным примером антропогенного изменения климата.Чтобы избежать возможных негативных последствий изменения климата и заранее выработать систему действий человечества в этой связи, исследования процессов изменения и колебаний климата продолжаются.