Текст книги "Климатическая наука: наблюдения и модели"

Автор книги: Ричард Мур

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 2 страниц)

Ричард Мур
Климатическая наука: наблюдения и модели

«Если человеку изложить факты, которые идут вразрез с его инстинктами, он тщательно их изучит, и если доказательства не будут явными, он откажется верить этим фактам. С другой стороны, если ему предложить то, соответствует его инстинктам, он примет это даже на основе минимальных доказательств».

Бертран Рассел, Дороги к свободе, 1918 год.

Наука и модели

Истинная наука начинается с результатов наблюдений и измерений. Это приводит к созданию теорий и моделей, которые приводят к прогнозам. Прогнозы могут быть проверены дальнейшими измерениями и наблюдениями, которые, в свою очередь, могут подтвердить или аннулировать теории и модели, или усовершенствовать их.

Это парадигма принята всеми учеными. Но ученые тоже люди, как правило, варящиеся в соусе академического научно-исследовательского сообщества и политической системы. Поэтому, в практической науке, как в поговорке – "наперед не загадывай". Есть проблемы с получением финансирования, давление со стороны коллег, карьерные соображения, доминирующая политическая догма и т.д.

В случае с моделями существует особая проблема. Исследователи склонны привязываться к своим моделям, как психологически, так и профессионально. Когда новые наблюдения противоречат общепринятой модели, существует тенденция, при которой исследователи просто подправляют свои модели, учитывая новые данные, а не отказываются от модели совсем, бросаясь на разработку новой. Или же, они могут просто игнорировать новые наблюдения, заявив, что их модель является правильной, а новые результаты исследований ошибочны.

Классическим примером этой проблемы является модель Вселенной. Модель Птолемея предполагала, что Земля является центром Вселенной, и Вселенная вращается вокруг него. Интуитивно кажется, что эта модель правильна. На Земле кажется, что не мы движемся, а Солнце и звезды. "Очевидно", что Вселенная вращается вокруг Земли.

Однако для того, чтобы эта модель работала в отношении Луны и других планет, необходимо было определить механизм эпициклов. Если Вселенная действительно вращается вокруг Земли, эпициклы должны существовать, но никаких других оснований верить в эпициклы нет. Когда Галилей и Коперник провели свои исследования, была представлена значительно более прозрачная модель, которая объяснила все движение без необходимости эпициклов. Но Земля больше не являлась центром Вселенной.

В данном случае было не так много ученых, которые были привязаны к старой модели, но Церкви очень нравилась идея Птолемея, поскольку она соответствовала их толкованию Священного Писания. Мы все слышали историю про епископа, который отказался смотреть в телескоп и поэтому мог игнорировать новые знания и придерживаться старой модели. Галилея принудили отречься, Коперник, который не отрекся, был приговорен к смерти. Такое политическое вмешательство может сдержать прогресс науки и погубить карьеру.

Климатические модели и публичное мнение

В случае с климатическими моделями, используемыми Межправительственной группой экспертов по изменению климата (МГЭИК) делается предположение, что СО2 является основным фактором, определяющим климат. Существует интуитивная основа для этого предположения, если принять во внимание, что СО2 является парниковым газом, и что уровень CO2 и температура резко возросли в прошлом веке. Кроме того, наблюдается большая корреляция между температурой и уровнем CO2, которую можно проследить в данных многолетних исследований ледяных кернов. Кроме того, сжигание ископаемых видов топлива продолжает загрязнять атмосферу (и океаны) увеличивающимся количеством CO2. Это привело к гипотезе, что температура может подняться в одночасье, и привести к опасным для жизни на планете последствиям. Вся эта информация была живо описана Альбертом Гором (Al Gore) в нашумевшем документальном фильме.

Однако здесь, как и в модели Птолемея, есть много проблем, связанных с предположением, что СО2 управляет климатом, а также с прогнозированием опасного потепления. Во-первых, долгосрочные данные показывают, что исторически, сначала изменялась температура, а затем, много позже, менялся уровень СО2. Во-вторых, в последние годы наблюдались периоды значительного похолодания, даже в то время как уровень СО2 продолжал быстро расти. Кроме того, исторические документы показывают, что в прошлом температура была значительно выше, чем сегодня, в том числе, тысячу лет назад (средневековый период потепления). И как ни странно, бедствия, такие как исчезновение полярных медведей или изменение циклов обратной связи происходили только как результат.

Как и в случае с моделью Птолемея, существуют политически влиятельные группировки, которые воспользовались теорией опасного, вызванного человеческой деятельностью глобального потепления для своих собственных целей. Подробнее об этих целях немного дальше. Сейчас достаточно сказать, что щедрое финансирование было предоставлено ученым CRU (Восточно Английскому Подразделению по исследованию климата), которые были более чем готовы «уточнить» модель и иметь дело с «неудобной правдой» о проблемах модели, даже, если это потребует «сокрытия снижения температуры».

И те политические группировки, которым принадлежит большинство западных СМИ, и которые тесно сотрудничают с ООН и МГЭИК и намерены заработать триллионы на торговле выбросами, внимательно следят за тем, чтобы средства массовой информации постоянно вколачивали обывателю мысль о том, что вызванное человеком глобальное потепление представляет угрозу для всей жизни на Земле.

Все это совпадало и с целями экологического движения, которое по очень достойной причине выражает обеспокоенность касательно загрязнений всех видов, и с беспокойством общественности по поводу чрезмерной зависимости от невозобновляемых источников ископаемого топлива. Исследования, порожденные "коалицией всегда готовых ученых", плюс "авторитет" МГЭИК, плюс сообщения "объективных" средств массовой информации, а также, наивный энтузиазм экологического движения и "идеальный шторм" мирового общественного мнения обратил дело "уменьшения углеродных выбросов" в эквивалент религии.

Ученые, которые настаивают на дальнейшем изучении проблем данной модели, характеризуются экологическими активистами и средствами массовой информации как "отрицатели", их принципиальность ставится под вопрос, а их исследования трудно опубликовать в научных климатологических журналах. Они рассматриваются этой современной религией как еретики и не имеют права голоса в общей дискуссии.

Однако проблемы данной модели автоматически не аннулируют ее, не делают этого и все ненаучные вмешательства, даже если они оправдывают скептицизм в отношении моделей МГЭИК и CRU. Давайте сделаем попытку исследовать этот вопрос для себя.

Вопрос 1: Существуют ли вообще тревожные проблемы глобального потепления вне независимости от того, что может быть их причиной?

Исторический рекорд: 2000 до н.э. – 1900 н.э.

Давайте посмотрим на фактические долгосрочные измерения температуры за последние 4000 лет, основанных на исследованиях ледового щита. Я скачал эти данные с официального сайта NOAA (http://www.ncdc.noaa.gov), а также построил для себя следующие графики. Исследования ледового щита являются общепризнанными с точки зрения большой надежности этого индикатора температуры. По данным NOAA, погрешность находится в пределах 1%. Давайте сначала посмотрим на северное полушарие. Данные из Гренландии:

Мы видим, что на протяжении последних 4000 лет имеется ряд температурных пиков, каждый из которых меньше предыдущего. К концу графика, по мере того, как мы выходим из малого ледникового периода, мы наблюдаем новый пик в преддверии 1900 года. Этот новый пик начался задолго до того, как количество вырабатываемого человеком CO2, стало значительным, и согласуется с тенденцией уменьшения пиковых температур. В 1900 году, температура была очень низкой по сравнению с температурой в течение всего этого периода, и на 3° С ниже максимальной за этот период. В целом, в Северном полушарии, температура имела явную тенденцию к сокращению примерно с 1400 до н.э., когда наблюдался максимум.

Теперь давайте посмотрим на температуру в Южном полушарии за тот же период. Данные с кернов полярной станции Восток:

Для южного полушария мы видим совершенно иную картину. Это различие, вероятно, отражает тот факт, что большая часть суши Земли находится в Северном полушарии, в то время как в Южном полушарии преобладает океан, что приводит к различной динамике климата. Вместо того, чтобы снижаться с 1400 г. до н.э., мы видим более или менее сбалансированные колебания вокруг средней базовой линии для всего 4000-летнего периода. По состоянию на 1900, мы оказались немного выше среднего показателя за отчетный период.

Хотя эти модели совершенно различны, обе не дают причин для тревоги по состоянию на 1900, основанным на сравнении температур в течение периода в каждом полушарии. 1900-м годом заканчиваются данные полученные при помощи ледяных кернов, и с 1900-го года начинается век, в котором уровень СО2 стал вызывать обеспокоенность.

Эти 4000 лет, вплоть до 1900 года, включают в себя большую часть истории цивилизации. За все это время полярные медведи не исчезли, не было проблем с метаном, островные государства не скрывались под водой, ледники Гренландии не растаяли, сельское хозяйство не было уничтожено, Гольфстрим не остановил свое течение и т.д. В эту эпоху температура не поднялась достаточно высоко, чтобы причинить бедствия, описанные в прогнозах МГЭИК/CRU.

Если такие бедствия произойдут, и если их причиной будет потепление, то температуры должны стать выше, чем они были в любой момент в течение этого периода. В северном полушарии это потребует роста температуры, по крайней мере, на 3° С выше уровня 1900 года. Давайте обратимся сейчас к температурным рекордам после 1900 года, и давайте сосредоточимся на северном полушарии.

1909-2010 годы

К сожалению, найти температурный рекорд для прошлого столетия трудно, и это настолько же точные данные, как данные ледяных кернов. Многие из термометрических станций расположены в районах, которые в течение этого периода стали сильно урбанизированы, что дает необыкновенно высокие показатели температуры. И не только это. Метеорологи из России и Австралии заявили, что климатологи CRU очень избирательно используют измерения в своих регионах, в том числе, слишком много показателей с плотно заселенных участков.

Эта, своего рода "корректировка", к которой относится фраза "сокрытие снижения температуры" стала известна из электронной переписки между членами CRU. Эти письма, возможно, не стали «дымящимся пистолетом» в руках убийцы, и не нанесли смертельной раны существующей модели, но в сообщениях электронной почты четко прослеживается сильная мотивация «доказать» существование опасного, вызванного человеком глобального потепления. Это (плюс «идеальный шторм» всеобщей поддержки теории в научных кругах, а также, и среди широкой общественности) не позволяет поверить, что опубликованные температурные данные, не являются, в некоторой степени, преувеличенными. Особенно в самый последний период, начиная с 1980 года, когда драматический график «хоккейной клюшки» стал играть такую важную роль.

К счастью, с 1980 года, есть достоверные данные глобальной температуры, полученные со спутников. То, что я собираюсь сделать, это составить графики температуры поверхности земли для периода 1900-1980 годов, и обратиться к спутниковой информации за 1980-2010 годы. Мы можем добавить эти тренды к данным, полученным в Гренландии, чтобы получить некоторое представление о том, как выглядит в долгосрочном контексте потепление последних лет.

Для получения температуры земной поверхности, обратимся к данным Годдардского института космических исследований НАСА, которые мы можем найти на этом графике: (рис.3)

Я использовал верхний график, который показывает самый большой рост, и отметил ежегодный рост с 1900 года, каждые десять лет до 1980 года. Я сопоставил эти значения с данными из Гренландии.

И произошла забавная вещь, когда я попытался получить доступ к спутниковым данным. Я нашел ссылку на Marshall Space Flight Center НАСА, где должны быть доступны спутниковые данные. Там существует ссылка, приглашающая: «Получите последнюю информацию о температуре Земли из космоса, нажав на диаграмму!»

Можно попробовать перейти по этой ссылке. Когда я нажал на нее, график показался на секунду, и затем был заменен на пустую страницу с сообщением "Not Found". Можно только догадываться о том, почему данные недоступны на этом известном сайте. Учитывая негативный PR из-за недавно опубликованной переписки и срочной необходимости произвести определение нанесенного урона, (о чем свидетельствует смещение Филиппа Джонса (Philip Jones), главы CRU) и оперативные извинения Монибота (George Monibot), вполне возможно, что данные было приказано удалить, поскольку они стали слишком неудобными CRU. Кстати, вот последние извинения Монибота:

"Похолодание в Великобритании не доказывает, что климатическая наука не права". А вот что говорит Marshall Space Flight Center на странице, где ссылки на спутниковые данные больше не работают:

"В отличие от наземной температуры глобальные измерения температуры нижней части атмосферы Земли со спутников не выявили никакой тенденции к потеплению климата на протяжении последних двух десятилетий. Тенденция, которую в действительности дают измерения, как представляется, говорит о понижении температуры. Крупнейшие колебания в температурных данных спутников зависят не от антропогенной деятельности, а от природных явлений, таких, как крупное вулканическое извержение Пинатубо или Эль-Ниньо. Компьютерная модель глобального потепления говорит, что повышение температуры нижних слоев атмосферы Земли должно быть заметно, но фактические измерения температуры в нижних слоях атмосферы не обладают подобной выраженной активностью"."В теории, можно утверждать, что компьютерные модели являются точными, и что реальное измерение климата является проблемой. Однако, это не так. Был произведен невероятный объем работы, чтобы убедиться, что спутниковые данные являются наилучшими из возможных. Недавние заявления об обратном, сделанные Харреллом (Hurrell) и Тренбертом (Trenberth) были признаны ложными по ряду причин, и опровергнуты в сентябрьском 25-м издании журнала Nature (стр. 342). Точность измерения температуры из космоса, проверена двумя прямыми и независимыми способами. Первый связан с фактическими натурными измерениями в нижних слоях атмосферы, сделанными по всему миру с помощью воздушного шара. Во втором использовалось сравнение идентичных экспериментов на различных орбитальных платформах. Результатом является то, что спутниковые измерения температур на три сотых градуса по Цельсию (0,03 С) отличаются от данных, полученных с воздушных шаров при измерениях в том же регионе атмосферы в то же самое время". Очевидно, что исходя из указанных выше заявлений, можно понять, почему «потеря» спутниковых карт может подпадать под классификацию «определение нанесенного урона» с тем, чтобы помочь защитить модель. Ситуация внушает страх, а терять триллионы долларов прибыли, ожидаемых от торговли выбросами не хочется. В любом случае, я не смог получить данные, но заявление, приведенное выше, дает нам достаточно информации, чтобы завершить сравнение температурных записей. Я просто предположил некоторое снижение температуры в период с 1980 по 2010 годы, скажем, на 0,05° C.

И у меня получилась такая картинка:

Я отнюдь не предлагаю данный вариант, в качестве окончательной температурной комбинации для северного полушария. Тем не менее, он основан на реальных измерениях, возможно, несколько завышен измерениями за счет измерений на поверхности. Но мы не делаем никаких предположений о том, что может или не может быть причиной этих температурных изменений, и не вносим каких-либо корректив в данные. Я выдвинул этот вариант в качестве «Отвечающего здравому смыслу графика изменения температуры Северного полушария, версия 1.0».

Поправка в 0.05° C, которую я внес в спутниковые данные, едва видима, это маленькая, крошечная закорючка в самом конце, размером и формой, напоминающая обратный апостроф. И я понимаю, что такая закорючка, означающая разворот тренда, вполне может быть простой ошибкой.

Тем не менее, одна вещь интригует. А что, если после этого последнего пика, действительно, наметился тренд вниз, как следует из спутниковых данных. Это предположение прекрасно вписывается в долгосрочную модель снижения пиков. Следуя этой схеме, как раз теперь можно ожидать разворота. Если вы приложите к экрану линейку, то вы увидите, что четыре из показанных на графике пиков, создают точную прямую линию, и время между каждым из них примерно равно 1000 лет. Между тем, рекордные снегопады и низкие температуры, с которыми сталкиваются во всем северном полушарии сегодня, практически говорят нам: "Хотите верьте, ребята, хотите нет, но разворот тренда реален".

Действительно, как мы могли понять из статьи Монбиота, упомянутой выше, ребята, которые поддерживают модели, созданные CRU, сами воспринимают возможный разворот со всей серьезностью, и утверждают, что если разворот происходит, то это будет лишь еще одним свидетельством опасности потепления, вызванного СО2! Их аргумент касательно причинно-следственной связи, однако, полностью зиждется на предположении, что температура действительно поднялась до опасно высокого уровня. Если наш температурный график «здравого смысла» близок к реальности, то это предположение является в корне неправильным. Мы, судя по всему, являемся свидетелями очень сильного понижения температуры по историческим меркам, по крайней мере, в Северном полушарии.

Гипотеза "здравого смысла" была выдвинута на том основании, что климат является непрерывным потоком, который движется вперед в соответствии с долгосрочными тенденциями, вызванными "кто его знает чем", а последствия нашей деятельности являются минимальными, поскольку легко могут быть нивелированы природными силами. Это не значит, что всем нужно пойти и купить прожорливую машину, но это значит, что мы можем плавным и разумным снижением выбросов углерода дать ответ на реальные проблемы загрязнения окружающей среды. А сегодняшняя ситуация напоминает беготню кур с отрезанной головой, в попытке дать радикальный ответ на несуществующую, неверно поставленную проблему.

Вопрос 2: Поскольку известно, что CO2 является парниковым газом и его содержание в атмосфере сегодня, значительно выше исторических уровней, почему CO2 серьезно не влияет на температурную тенденцию существенным образом?

На самом деле, вполне вразумительный ответ на этот вопрос был дан к.т.н. Роем Спенсером (Roy Spencer). Он основан на некоторых самых последних спутниковых исследованиях. Вот информация о нем:

Рой Спенсер является главным научным сотрудником в университете штата Алабама в Хантсвилле и научным руководителем американской группы по усовершенствованию микроволнового сканирующего радиометра (AMSR-E), установленного на спутнике Aqua. Работал старшим научным сотрудником в области климатических исследований в Маршалловском центре космических полетов НАСА в Хантсвилле, штат Алабама.Он описывает свои исследования в презентации, доступной на YouTube.

В рассказе он приводит много подробностей, которые являются весьма интересными, но нужно сосредоточиться и внимательно прислушиваться к его речи, поспевая за темпом и глубиной изложения. Безусловно, создается впечатление, что он знает о том, что он говорит. Позвольте мне кратко изложить основные пункты его исследования:

Когда парниковые газы являются причиной потепления земной поверхности, возникает "реакция обратной связи" в виде изменений в облаках и осадках. Климатические модели CRU считают, что эта реакция носит положительный характер: любое возрастание потепления, вызванного парниковым эффектом, будет усилено и вызовет «эффект домино» в климатической системе. Это предположение затем приводит к предсказаниям о «неуправляемом глобальном потеплении».

Спенсер решил узнать, какова обратная связь на самом деле, наблюдая за тем, что творится в системе образования облаков и осадков, когда происходит потепление поверхности. Он обнаружил, ориентируя спутниковые датчики надлежащим образом, что обратная связь скорее негативная, чем позитивная. В частности, он обнаружил, что формирование штормовых перистых облаков снижается, когда температура поверхности высока. Перистые облака сами по себе являются мощным парниковым газом, и снижение количества образующихся перистых облаков, компенсирует усиление потепления, вызванного СО2.

Спенсер объясняет смысл своего эксперимента и делает выводы, понятные мне. Учитывая важность того, о чем свидетельствуют его данные, есть большой смысл для других ученых повторить его исследования, хотя бы для того, чтобы доказать правоту своих выводов. Ибо, если эти выводы правильны, аргументы в пользу неуправляемого глобального потепления можно смело отбросить.

В своем выступлении на YouTube, он упоминает, что контраргументы к его исследованию были опубликованы в недавней статье журнала Nature. Я не смог прочитать эту статью, поскольку Nature хотел, чтобы для этого я зарегистрировался и заплатил. Я ненавижу способствовать тем, кто ставит денежный барьер между людьми и информацией, которая важна для них, и которая получена в результате исследований, финансируемых государством.

Между тем на популярном сайте SourceWatch мы не обнаружили никаких контраргументов к его исследованиям, но узнали, что, оказывается, Спенсер ведет колонку сайта, финансируемого Exxon. Кроме того, SourceWatch отмечает, что он выступал на конференции, организованной Heartland Institute, который продвигает реакционные принципы. Они разными способами пытаются дискредитировать работу Спенсера, при помощи не относящихся к делу аргументов, что греки, в свое время, называли аргументом "ad hominem". К примеру: «Если он бьет свою жену, то его научные исследования должны быть ошибочными».

И про "избиение жены" – правда. Спенсер исповедует, как мне кажется, про-индустриальную философию, с которой я не согласен в корне. Это может даже являться частью его мотивации для проведения своего вышеупомянутого исследования в надежде раздобыть боеприпасов лоббистам философии pro-industry. Но это не доказывает того, что его исследования являются ущербными, или что его выводы являются недействительными. Его работа должна быть оспорена научными методами при помощи проведения независимых исследований процесса обратной связи. Если опровержение ограничивается не относящимися к делу нападками, то это становится почти признанием того, что его результаты, которые так беспокоят «климатическую общественность», не могут быть опровергнуты. Он не скрывает свои результаты или их исходные данные.