Физик-ядерщик из Петербургского института ядерной физики Анастасия Макарьева более десяти лет отстаивает теорию о том, что таёжные леса России регулируют климат северных районов Азии. Многие западные метеорологи с ней не согласны, но правительство и ученые России заинтересовались этой теорией.

Каждое лето, когда дни становятся все дольше, Анастасия Макарьева покидает свою лабораторию в Санкт-Петербурге и отправляется в отпуск в бескрайние леса русского Севера. Физик-ядерщик разбивает палатку на берегу Белого моря, среди елей и сосен, плавает на байдарке по бескрайним рекам региона и делает записи о природе и погоде. «Леса — это большая часть моей личной жизни», — говорит она. За 25 лет ежегодного паломничества на север они стали и важной частью ее профессиональной жизни.

Уже более десяти лет Макарьева отстаивает теорию, которую разработала вместе с Виктором Горшковым, своим наставником и коллегой из Петербургского института ядерной физики (ПИЯФ) — о том, как бореальные (таёжные) леса России, крупнейший лесной массив Земли, регулируют климат северных районов Азии.


о простая, но далеко идущая физическая теория описывает, как выдыхаемый деревьями водяной пар создает ветры, — эти ветры пересекают континент, перенося влажный воздух из Европы через всю Сибирь и далее в Монголию и Китай; эти ветры несут дожди, которые питают гигантские реки Восточной Сибири; эти ветры поливают северную равнину Китая, житницу самой густонаселенной страны на планете.

Благодаря способности поглощать углекислый газ и выдыхать кислород, великие лесные массивы часто называют легкими планеты. Но Макарьева и Горшков (он умер в прошлом году), убеждены, что они еще и ее сердце. «Леса — это сложные, самоподдерживающиеся дождевые системы и главный фактор циркуляции атмосферы на Земле», — говорит Макарьева. Они рециркулируют огромное количество влаги в воздух и попутно создают ветры, которые качают эту воду по всему миру. Первая часть этой теории, — что леса делают дождь, — согласуется с исследованиями других ученых, о ней все чаще вспоминают при управлении водными ресурсами на фоне безудержной вырубки лесов. Но вторая часть, теории, которую Макарьева называет биотическим насосом, гораздо более спорна.

Теоретическое обоснование работы было опубликовано — пусть и в менее известных журналах — и Макарьеву поддержала небольшая группа коллег. Но на теорию биотического насоса обрушился шквал критики — особенно со стороны разработчиков климатических моделей. Одни считают, что воздействие насоса незначительно, а другие отрицают его вовсе. В результате Макарьева оказалась в роли аутсайдера: физик-теоретик среди разработчиков моделей, русская среди западных ученых, и женщина в области, где заправляют мужчины.


Однако если ее теория верна, она сможет объяснить, почему, несмотря на значительную удаленность от океанов, во внутренних районах лесистых континентов выпадает столько же осадков, сколько на побережье, и почему внутренние районы безлесных континентов, наоборот, как правило засушливы. Еще из нее следует, что леса — от русской тайги до тропических лесов Амазонки — не просто растут там, где подходящая погода. Они сами ее делают. «Из того, что я прочел, я заключил, что биотический насос работает», — говорит Дуглас Шил (Douglas Sheil), лесной эколог из Норвежского университета естественных наук. Поскольку судьба мировых лесов под вопросом, он считает: «Даже если есть самый незначительный шанс, что эта теория верна, обязательно нужно выяснить наверняка».

Многие учебники по метеорологии до сих пор приводят схему круговорота воды в природе, где главной причиной атмосферной влаги, которая конденсируется в облаках и выпадает в виде дождя, служит испарение океана. Эта схема напрочь игнорирует роль растительности и особенно деревьев, которые работают как гигантские фонтаны. Их корни черпают из почвы воду для фотосинтеза, а микроскопические поры в листьях испаряют неиспользованную воду в воздух. Этот процесс — своего рода потоотделение, только у деревьев — называется транспирация. Таким образом, одно зрелое дерево выделяет сотни литров воды в день. Благодаря обширной площади листвы лес нередко выделяет в воздух больше влаги, чем водоем того же размера.

Парад дождя


Так называемые «летающие реки» — это преобладающие ветра, которые поглощают выделяемый лесами водяной пар и доставляют дожди в отдаленные водные бассейны. Спорная теория предполагает, что ветрами управляют сами леса.

Согласно теории биотического насоса, леса вызывают не только дождь, но и ветер. Когда водяной пар над прибрежными лесами конденсируется, давление воздуха снижается и создаются ветры, которые втягивают влажный океанский воздух. Циклы транспирации и конденсации создают ветры, которые переносят дожди на тысячи километров вглубь континента.

Так, около 80% осадков в Китае приходит с запада благодаря транссибирской летающей реке. А летающая река Амазонки обеспечивает 70% осадков в юго-восточной части Южной Америки.

Роль этой вторичной влаги в образовании питательных дождей по сути не бралась в расчет до 1979 года, когда бразильский метеоролог Энеаш Салати (Eneas Salati) исследовал изотопный состав дождевой воды из бассейна Амазонки. Оказалось, что вода, возвращаемая транспирацией, содержит больше молекул с тяжелым изотопом кислорода-18, чем вода, испаренная из океана. Так Салати показал, что половина осадков над Амазонкой выпала в результате испарений леса.

Метеорологи отследили атмосферную струю над лесом на высоте около 1,5 километров.

iv>
и ветры, — совокупно их называют южноамериканским струйным течением нижних уровней, — дуют с запада на восток через всю Амазонию со скоростью гоночного велосипеда, после чего горы Анды увлекают их на юг. Салати и другие предположили, что это они несут основную часть выделяющейся влаги, и окрестили их «летающей рекой». По словам климатолога из Национального института космических исследований Бразилии Антониу Нобре (Antonio Nope), летающая река Амазонки сегодня несет столько же воды, сколько гигантская земная река под ней.

Какое-то время считалось, что летающие реки ограничиваются бассейном Амазонки. Но в 1990-х годах гидролог из Делтфского технологического университета Хуберт Савенье (Hubert Savenije) начал изучать рециркуляцию влаги в Западной Африке. При помощи гидрологической модели на погодных данных он обнаружил, что чем дальше вглубь от побережья, тем выше доля осадков, выпадающих из лесов — вплоть до 90% во внутренних районах. Это открытие объясняет, почему внутренний Сахель становится все засушливее: за последние полвека исчезли прибрежные леса.

Один из учеников Савенье, Рууд ван дер Энт (Ruud van der Ent) развил его идею, создав глобальную модель воздушного потока влаги. Он свел воедино данные наблюдений за осадками, влажностью, скоростью ветра и температурой и теоретические оценки испарения и транспирации и создал первую модель переноса влаги в масштабах, превышающих речные бассейны.


В 2010 году Ван дер Энт и его коллеги обнародовали свой вывод: в глобальном масштабе 40% всех осадков приходится на землю, а не на океан. Нередко даже больше. Летающая река Амазонки обеспечивает 70% осадков в бассейне реки Рио-де-ла-Плата, который простирается через юго-восточную часть Южной Америки. Ван дер Энт немало удивился, обнаружив, что Китай 80% своей воды получает с запада — причем в основном это атлантическая влага, которую перерабатывают таежные леса Скандинавии и России. Путешествие насчитывает несколько этапов — циклов транспирации с попутным дождем — и занимает полгода и более. «Это противоречит предыдущим сведениям, которые все изучают в средней школе, — говорит он. — Китай находится рядом с океаном, Тихим океаном, но большая часть его осадков — это влага с суши далеко на западе».

***

Если Макарьева права, леса дают не только влагу, но и создают ветер, который ее несет.

С Горшковым она проработала четверть века. Начинала она его учеником в ПИЯФ, это подразделение Курчатовского института — крупнейшего в России института ядерных исследований, как гражданских, так и военных. С самого начала они работали наособицу и занимались экологией в институте, где физики изучают материалы при помощи ядерных реакторов и нейтронных пучков. Как у теоретиков, вспоминает она, у них была «исключительная свобода исследований и мысли», — они занимались атмосферной физикой, куда бы она их ни вела. «Виктор научил меня: ничего не бойся», — говорит она.

>

В 2007 году они впервые изложили свою теорию биотического насоса в журнале «Гидрология и науки о Земле». Ее сочли провокационной с самого начала, потому что противоречит давнему принципу метеорологии: ветры обусловлены главным образом дифференциальным нагревом атмосферы. Поднимаясь, теплый воздух понижает давление располагающихся ниже слоев, по сути создавая для себя на поверхности новое пространство. Летом, например, поверхность суши нагревается быстрее и притягивает влажные бризы из более прохладного океана.

Макарьева и Горшков утверждают, что иногда преобладает иной процесс. Когда водяной пар из леса конденсируется в облака, газ становится жидкостью — а она занимает меньше объема. Это снижает давление воздуха и втягивает воздух горизонтально из областей с меньшим количеством конденсата. На практике это означает, что конденсация над прибрежными лесами нагнетает морской бриз, нагоняя влажный воздух в глубинные районы, где он в конечном итоге конденсируется и выпадает в виде дождя. Если леса простираются вглубь материка, цикл продолжается, поддерживая влажные ветра на протяжении тысяч километров.

Эта теория переворачивает традиционное представление: это не атмосферная циркуляция управляет гидрологическим циклом, а наоборот, гидрологический цикл регулирует массовую циркуляцию воздуха.

Шил, а он стал сторонником теории более десяти лет назад, считает ее развитием идеи о летающих реках. «Они вовсе не исключают друг друга, — говорит он. — Насос объясняет силу рек». Он считает, что биотический насос объясняет «парадокс холодной Амазонки». С января по июнь, когда бассейн Амазонки холоднее океана, сильные ветры дуют с Атлантики на Амазонку — хотя по теории дифференциального нагрева следовало бы ждать противоположного. Нобре, еще один давнишний сторонник, с энтузиазмом объясняет: «Они идут не от данных, а от основополагающих принципов».


Даже те, кто в теории сомневается, соглашаются, что потеря лесов чревата далеко идущими последствиями для климата. Многие ученые утверждают, что вырубка лесов тысячи лет назад привела к опустыниванию внутренних австралийских земель и Западной Африки. Есть риск, что вырубка лесов в будущем приведет к засухе в других регионах, например, часть тропических лесов Амазонки превратится в саванну. Сельскохозяйственным районам Китая, африканскому Сахелю и аргентинским пампасам тоже грозит опасность, говорит Патрик Кис (Patrick Keys), химик-атмосферщик из Университета штата Колорадо, Форт Коллинз.

В 2018 году Кис и его коллеги использовали модель, аналогичную модели ван дер Энта, для отслеживания источников осадков для 29 глобальных мегаполисов. Он обнаружил, что большая часть водоснабжения 19 из них зависит от отдаленных лесов, включая Карачи (Пакистан), Ухань и Шанхай (Китай), Нью-Дели и Калькутту (Индия). «Даже небольшие изменения в осадках, вызванные изменениями в землепользовании с подветренной стороны, могут оказать большое влияние на хрупкость городского водоснабжения», — говорит он.


Некоторые модели даже предполагают, что вырубка лесов, уничтожая источник влаги, грозит изменить погодные условия далеко за пределами летающих рек. Как известно, Эль-Ниньо — колебание температуры ветра и течений в тропической части Тихого океана — косвенно влияет на погоду в отдаленных местах. Точно так же обезлесение Амазонки может уменьшить количество осадков на Среднем Западе США и снежный покров в Сьерра-Неваде, говорит климатолог из Университета Майами Рони Ависсар (Roni Avissar), который моделирует такие связи. Притянуто за уши? «Вовсе нет, — отвечает он. — Мы знаем, что Эль-Ниньо на это способен, потому что, в отличие от вырубки лесов, этот феномен повторяется, и мы наблюдаем закономерность. Оба вызваны небольшими изменениями температуры и влагой, которая выбрасывается в атмосферу».

Исследователь Стокгольмского университета Лань Ван-Эрландссон (Lan Wang-Erlandsson), которая исследует взаимодействие суши, воды и климата, говорит, что пришло время переключится с использования воды и недр в пределах того или иного речного бассейна на перемены в землепользовании за его пределами. «Нужны новые международные гидрологические соглашения для поддержания лесов в районах формирования воздушных масс», — говорит она.

Два года назад на совещании Форума ООН по лесам, где участвуют правительства всех стран, исследователь земельных ресурсов из Бернского университета Дэвид Эллисон (David Ellison) представил конкретный пример. Он продемонстрировал, что до 40% общего количества осадков в Эфиопском нагорье, являющимся основным источником Нила, обеспечивается влагой, которая возвращается из лесов бассейна реки Конго.


ипет, Судан и Эфиопия ведут переговоры о давно назревшей сделке по разделу нильских вод. Но такое соглашение будет лишено всякого смысла, если вырубка лесов в бассейне реки Конго, вдали от этих трех стран, иссушит источник влаги, предположил Эллисон. «Взаимосвязь между лесами и водой при управлении мировыми запасами пресной воды почти полностью игнорируется».

Теория биотического насоса повысит ставки еще больше, ведь предполагается, что потеря леса скажется не только на источниках влаги, но и на характере ветра. Эллисон предупреждает, что теория, если она подтвердится, будет иметь «решающее значение для моделей циркуляции планетарного воздуха» — особенно для тех, которые переносят влажный воздух вглубь континента.

***

Но пока что сторонники теории в меньшинстве. В 2010 году Макарьева, Горшков, Шил, Нобре и Бай-Лян Ли, эколог из Калифорнийского университета в Риверсайде, представили свое историческое описание биотического насоса, в «Атмосферной химии и физике», крупном тематическом журнале с открытым экспертным рецензированием. Но статью «Откуда берутся ветры?» в интернете раскритиковали, и у журнала ушло немало месяцев, чтобы найти всего лишь двух ученых ее отрецензировать. Метеоролог из лаборатории геофизической гидродинамики Принстонского университета Айзек Хелд (Isaac Held) вызвался добровольцем — и рекомендовал в публикации отказать.


икакой это не таинственный эффект, — говорит он. — Он вообще незначительный и к тому же уже учитывается в целом ряде атмосферных моделей». Критики говорят, что расширение воздуха от тепла, которое выделяется при конденсации водяного пара, противодействует пространственному эффекту от конденсации. Но Макарьева говорит, что эти два эффекта разделены пространственно: потепление возникает на высоте, а падение давления конденсации происходит ближе к поверхности, где и создается биотический ветер.

Другим рецензентом была Джудит Карри (Judith Curry), физик-атмосферщик из Технологического института Джорджии. Она давно переживает за состояние атмосферы и сочла, что статью надо опубликовать, потому что «противостояние дурно сказывается на климатологии, а ей кровь из носу нужны физики». После трех лет дебатов редактор журнала рекомендацию Хелда отклонил и статью опубликовал. Но при этом отметил, что публикацию нельзя считать одобрением, но она послужит научному диалогу по спорной теории — чтобы подтвердить ее либо опровергнуть.

С тех пор ни подтверждения, ни опровержения не вышло — противостояние продолжилось. Cпециалист по моделированию климата из Колумбийского университета Гэвин Шмидт (Gavin Schmidt) считает: «Это просто чепуха». Авторы на критику отвечают так: «На самом деле это они из-за математики не уверены, стоит ли продолжать диалог». Бразильский метеоролог и глава Национального центра мониторинга и предупреждения стихийных бедствий Жосе Маренгу (Jose Marengo) говорит: «Я думаю, насос существует, но сейчас это все на уровне теории. Специалисты по климатическим моделям его не приняли, но русские — лучшие теоретики в мире, поэтому надо провести соответствующие полевые эксперименты, чтобы все проверить». Но пока что никто, даже сама Макарьева, таких экспериментов не предложил.

Со своей стороны, Макарьева опирается на теорию, утверждая в серии недавних работ, что тот же самый механизм может влиять и на тропические циклоны, — их приводит в действие тепло, выделяемое при конденсации влаги над океаном. В газете «Атмосферные исследования» за 2017 год она и ее коллеги предположили, что биотические насосы в виде лесов притягивают богатый влагой воздух из мест зарождения циклонов. Это, по ее словам, объясняет, почему циклоны редко образуются в южной части Атлантического океана: тропические леса Амазонки и Конго отводят так много влаги, что ее остается слишком мало и на ураганы не хватает.

Ведущий исследователь ураганов Массачусетского технологического института Керри Эмануэль (Kerry Emanuel) говорит, что предлагаемые эффекты «хотя и ощутимы, но незначительны». Отсутствию ураганов в Южной Атлантике он предпочитает другие объяснения, например, прохладные воды региона выделяют в воздух меньше влаги, а его сильные ветры мешают образованию циклонов. Макарьева, со своей стороны, столь же пренебрежительно относится к традиционалистам, полагая, что некоторые из существующих теорий об интенсивности ураганов «противоречат законам термодинамики». У нее есть еще одна статья в «Журнале атмосферных наук» — на стадии рецензирования. «Мы переживаем, что, несмотря на поддержку редактора, нашу работу снова отклонят», — говорит она.

Пусть на Западе идеи Макарьевой считаются маргинальными, в России они постепенно укореняются. В прошлом году правительство затеяло общественный диалог по пересмотру законов о лесном хозяйстве. За исключением старых охраняемых территорий, российские леса открыты для коммерческой эксплуатации, но правительство и Федеральное агентство лесного хозяйства рассматривают новую категорию — леса для защиты климата. «Некоторые представители нашего лесного департамента впечатлились идеей биотического насоса и хотят ввести новую категорию», — говорит она. Идею поддержала и Российская академия наук. Макарьева говорит, что быть частью консенсуса, а не вечным аутсайдером, ново и непривычно.

Этим летом ее поездку в северные леса сорвали эпидемия коронавируса и карантин. Дома в Санкт-Петербурге она засела за очередной раунд возражений от анонимных рецензентов. Она убеждена, что теория насоса рано или поздно победит. «В науке есть естественная инерция», — говорит она. С мрачным русским юмором она вспоминает слова легендарного немецкого физика Макса Планка (Max Planck), который дал знаменитое описание прогресса науки: «череда похорон».

Источник: www.kramola.info

Самые большие ледники находятся в Антарктиде, где их площадь превышает 13 млн. кв. км. Объем льда там настолько велик, что под его массой материк прогнулся вглубь земной коры на 200-300 м.

В Гренландии ледники так же обширны и занимают ¾ площади всего материка. Лед там достаточно молодой, возраст которого менее 1 тыс. лет. Интересно, что в 10 в. н.э. норманны, высадившиеся на южном берегу Гренландии, основали здесь первую европейскую колонию. В то время материк был с густо заросшей травой, кустарниками и деревьями.

Ледники. Фото ледников

Ледники. Фото ледников

Не вдаваясь в очень тонкую классификацию скажем, что ледники могут находиться:

  1. На вершинах гор. Это так называемые альпийские ледники.
  2. Над землей. Самые большие ледники на планете. Существуют только в Антарктиде и Гренландии. Покрывают почти всю площадь материка вместе с горами, возвышенностями, долинами и пр.
  3. В долинах. Занимают чашеобразную форму долины, окруженной горами или возвышенностями. Наиболее известный среди них ледник Хаббард на Аляске.

Как правило, ледники очень медленно движутся. Движение это направлено в океан, где от ледника откалываются крупные участки льда, образующие айсберги. Этот "роддом" айсбергов часто так и называют "место отёла". Здесь под действием ветра, а также подмываемые течением огромные глыбы льда обрушиваются в океан, иногда даже вызывая цунами.

Ледники. Фото ледников

Ледники. Фото ледников

Так почему же ледник движется? Потому что ледники имеют место, которое называется "областью питания". Это место, где доля поступающих осадков превышает расход. Здесь снег аккумулируется в плотные скопления, которые как бы "пододвигают" весь ледник. Движение ледников еще раз подтверждает, что в настоящее время широко растиражированный "критический" процесс таяния льдов, на самом деле вполне закономерен, и на место растаявшим ледникам и айсбергам приходят новые участки льда.

Скорость ледника в основном зависит от того, насколько обильно в области питания идет образование нового льда. Как правило, при средних осадках в течение года, скорость ледников составляет несколько метров в год. Однако известны и "ускорения" до сотни метров в год. Но такая скорость не характерна для основной массы ледников.

Если же ледник вдруг утрачивает связь с областью, которая его подпитывает, то он останавливается в движении. Такой участок льда называют "мертвым льдом". Он постепенно тает, давая рождение пресноводным рекам и озерам.

Ледники. Фото ледников

Ледники. Фото ледников

Не так давно, в середине 20 в., было обнаружено, что некоторые ледники неожиданно резко двигают своими краями. Причем никаких изменений погоды, которые бы спровоцировали это резкое ускорение движения, не было. Такие ледники были названы "пульсирующими ледниками". Такие ледники очень опасны своей неустойчивостью. Например, в 2002 г. ледник Колка, который является пульсирующим, стал виновником катастрофы, когда огромные массы льда и почвы заполнили всю Кармадонскую котловину.

Недостаток воды в ряде регионов земного шара подтолкнул некоторых ученых заняться вопросом использования айсбергов в качестве источника пресной воды.

Ледники. Фото ледников

Ледники. Фото ледников

Источник: www.inokean.ru

Глобальное потепление угрожает растопить ледники. В новостях то и дело говорят об угрозе исчезновения той или иной ледяной реки. А пока они не расстаяли стоит поспешить и увидеть подборку самых красивых ледников мира.

1. Ледник Биафо, Пакистан

Топ-10 самых красивых ледников

Благодаря своему уединенному местоположению в самом центре высокогорной области в северном Пакистане ледник Биафо практически не коснулась цивилизация. Путешествие к огромному «Снежному озеру» по краю ледяной равнины потребует несколько дней, которые, из-за великолепия окружающей флоры и фауны, скучными не покажутся. Отправляться в поход лучше находясь в хорошей физической форме. В противном случае велика возможность вместо созерцания первозданной красоты природы, любоваться только лишь землею под ногами.

2. Ледник Перито-Морено, Аргентина

Топ-10 самых красивых ледников

В национальном парке Лаго Архентино существует целых 13 ледников, но наиболее красивым из них признан ледник Перито-Морено. Ледяная река, высота которой 60 метров, делит высокогорное озеро Архентино на 2 части: Богатое море и Южное море. Проторяя себе путь через ледник по каналу, постепенно воды этих морей его разрушают, А туристы благодаря этому могут полюбоваться видом огромных глыб льда, падающих в воду. На территории заповедника можно встретить гуанако, страусов-нанду и даже кондора – самую большую птицу в мире.

3. Глейшер Бей, Аляска

Топ-10 самых красивых ледников

Глейшер Бей – гигантский национальный парк, который расположен на юго-восточном побережье Аляски и находится под охраной ЮНЕСКО. Пешие экскурсии на территории заповедника практически отсутствуют – осмотр ледников ведется с самолета или вертолета. Однако, за искрящимся льдом можно наблюдать и не покидая отель, который расположен прямо на территории парка. Кроме того, отколовшиеся от края ледника айсберги и на вздыбившиеся ледяные глыбы можно полюбоваться, совершив круиз вдоль побережья. В окрестных водах заповедника можно наткнуться на китов, моржей и даже дельфинов, а в прибрежных лесах обитают медведи и олени.

4. Ледник Фуртвенглер, Танзания

Топ-10 самых красивых ледников

С начала века находящийся почти на экваторе ледник, постепенно тает и, к 2020 году, по прогнозам ученых, совсем исчезнет. Фуртвенглер расположен на высоте более 5000 метров, с северной стороны Килиманджаро, поблизости от ее вершины

5. Ледник Пастерце, Австрия

Топ-10 самых красивых ледников

Пастерце – самый крупный из 925 австрийских ледников, также мало-помалу исчезает и, по предсказаниям, к 2100 году останется меньше половины от его сегодняшнего величия. Пока же эта выглядящая неподвижной ледяная река длиной 9 километров неторопливо спускается с высоты 3500 метров к подножью горы Глосгрокнер.

6. Ледник Ватнайокуль, Исландия

Топ-10 самых красивых ледников

Самый крупный ледник Исландии составляет приблизительно 80 процентов от общей площади покрова льда острова, получившего свое имя именно благодаря застывшей воде. Его испещренные трещинами огромные поля распростерлись на 8300 квадратных километров. Соперничает с холодной красотой льда застывшая в затейливых изгибах лава, расположенного по соседству, вулканического ландшафта. Любимые развлечения туристов: спуск в ледовые расщелины, скалолазание по леднику, катание на снежных рафтах и купание в термальных источниках ледяных пещер.

7. Ледник Юлонг, Китай

Топ-10 самых красивых ледников

Ученые уже не раз предвещали самому южному леднику Китая исчезновение, но систематические наблюдения за его движением, которые осуществляются с 1982 года, пессимистичные прогнозы опровергают: в зависимости от колебаний климата, то ледник отступает на несколько сотен метров вверх, то опять спускается вниз. Нижняя граница ледника в настоящее время находится на высоте около 4200 метров над уровнем моря, и попасть на него не так-то просто по причине сильной разреженности воздуха.

8. Ледники Фокса и Франца Иосифа, Новая Зеландия

Топ-10 самых красивых ледников

Застывшим водопадом стекающие с западного склона Южных Альп ледники столь близко подходят к субтропическим вечнозеленым лесам, что их соседство кажется совершенно неестественным.

9. Ледник Атабаска, Канада

Топ-10 самых красивых ледников

Еще один быстро тающий ледник, который считается самым красивым в Северной Америке, потерял за последнее время почти половину своего объема. В настоящее время он имеет протяженность всего лишь около 6 километров. Столь стремительное таяние обернулось тем, что ледник все время находится в движении и поэтому категорически запрещено прогуливаться по нему в одиночестве, без сопровождения гида.

10. Антарктика

Топ-10 самых красивых ледников

И, разумеется, больше всего льда и снега можно увидеть в Антарктике, что, наверное, и стало причиной увеличившейся популярности континента из-за с глобального потепления климата. Если сюда в 90-е годы в сезон добирались 6-7 тысяч человек, то в минувшем году количество туристов достигло 45 000, в связи с чем увеличилось и число инцидентов, наносящих вред экологии региона. Поэтому совсем недавно 28 стран, ведущих деятельность в Антарктике научную, подписали договор об ограничении туризма на материк.

Источник: only-most.ru

Парад дождя

Так называемые «летающие реки» — это преобладающие ветра, которые поглощают выделяемый лесами водяной пар и доставляют дожди в отдаленные водные бассейны. Спорная теория предполагает, что ветрами управляют сами леса.

Согласно теории биотического насоса, леса вызывают не только дождь, но и ветер. Когда водяной пар над прибрежными лесами конденсируется, давление воздуха снижается и создаются ветры, которые втягивают влажный океанский воздух. Циклы транспирации и конденсации создают ветры, которые переносят дожди на тысячи километров вглубь континента.

Так, около 80% осадков в Китае приходит с запада благодаря транссибирской летающей реке. А летающая река Амазонки обеспечивает 70% осадков в юго-восточной части Южной Америки.

Роль этой вторичной влаги в образовании питательных дождей по сути не бралась в расчет до 1979 года, когда бразильский метеоролог Энеаш Салати (Eneas Salati) исследовал изотопный состав дождевой воды из бассейна Амазонки. Оказалось, что вода, возвращаемая транспирацией, содержит больше молекул с тяжелым изотопом кислорода-18, чем вода, испаренная из океана. Так Салати показал, что половина осадков над Амазонкой выпала в результате испарений леса.

Метеорологи отследили атмосферную струю над лесом на высоте около 1,5 километров. Эти ветры, — совокупно их называют южноамериканским струйным течением нижних уровней, — дуют с запада на восток через всю Амазонию со скоростью гоночного велосипеда, после чего горы Анды увлекают их на юг. Салати и другие предположили, что это они несут основную часть выделяющейся влаги, и окрестили их «летающей рекой». По словам климатолога из Национального института космических исследований Бразилии Антониу Нобре (Antonio Nope), летающая река Амазонки сегодня несет столько же воды, сколько гигантская земная река под ней.

Какое-то время считалось, что летающие реки ограничиваются бассейном Амазонки. Но в 1990-х годах гидролог из Делтфского технологического университета Хуберт Савенье (Hubert Savenije) начал изучать рециркуляцию влаги в Западной Африке. При помощи гидрологической модели на погодных данных он обнаружил, что чем дальше вглубь от побережья, тем выше доля осадков, выпадающих из лесов — вплоть до 90% во внутренних районах. Это открытие объясняет, почему внутренний Сахель становится все засушливее: за последние полвека исчезли прибрежные леса.

Один из учеников Савенье, Рууд ван дер Энт (Ruud van der Ent) развил его идею, создав глобальную модель воздушного потока влаги. Он свел воедино данные наблюдений за осадками, влажностью, скоростью ветра и температурой и теоретические оценки испарения и транспирации и создал первую модель переноса влаги в масштабах, превышающих речные бассейны.

В 2010 году Ван дер Энт и его коллеги обнародовали свой вывод: в глобальном масштабе 40% всех осадков приходится на землю, а не на океан. Нередко даже больше. Летающая река Амазонки обеспечивает 70% осадков в бассейне реки Рио-де-ла-Плата, который простирается через юго-восточную часть Южной Америки. Ван дер Энт немало удивился, обнаружив, что Китай 80% своей воды получает с запада — причем в основном это атлантическая влага, которую перерабатывают таежные леса Скандинавии и России. Путешествие насчитывает несколько этапов — циклов транспирации с попутным дождем — и занимает полгода и более. «Это противоречит предыдущим сведениям, которые все изучают в средней школе, — говорит он. — Китай находится рядом с океаном, Тихим океаном, но большая часть его осадков — это влага с суши далеко на западе».

***

Если Макарьева права, леса дают не только влагу, но и создают ветер, который ее несет.

С Горшковым она проработала четверть века. Начинала она его учеником в ПИЯФ, это подразделение Курчатовского института — крупнейшего в России института ядерных исследований, как гражданских, так и военных. С самого начала они работали наособицу и занимались экологией в институте, где физики изучают материалы при помощи ядерных реакторов и нейтронных пучков. Как у теоретиков, вспоминает она, у них была «исключительная свобода исследований и мысли», — они занимались атмосферной физикой, куда бы она их ни вела. «Виктор научил меня: ничего не бойся», — говорит она.

В 2007 году они впервые изложили свою теорию биотического насоса в журнале «Гидрология и науки о Земле». Ее сочли провокационной с самого начала, потому что противоречит давнему принципу метеорологии: ветры обусловлены главным образом дифференциальным нагревом атмосферы. Поднимаясь, теплый воздух понижает давление располагающихся ниже слоев, по сути создавая для себя на поверхности новое пространство. Летом, например, поверхность суши нагревается быстрее и притягивает влажные бризы из более прохладного океана.

Макарьева и Горшков утверждают, что иногда преобладает иной процесс. Когда водяной пар из леса конденсируется в облака, газ становится жидкостью — а она занимает меньше объема. Это снижает давление воздуха и втягивает воздух горизонтально из областей с меньшим количеством конденсата. На практике это означает, что конденсация над прибрежными лесами нагнетает морской бриз, нагоняя влажный воздух в глубинные районы, где он в конечном итоге конденсируется и выпадает в виде дождя. Если леса простираются вглубь материка, цикл продолжается, поддерживая влажные ветра на протяжении тысяч километров.

Эта теория переворачивает традиционное представление: это не атмосферная циркуляция управляет гидрологическим циклом, а наоборот, гидрологический цикл регулирует массовую циркуляцию воздуха.

Шил, а он стал сторонником теории более десяти лет назад, считает ее развитием идеи о летающих реках. «Они вовсе не исключают друг друга, — говорит он. — Насос объясняет силу рек». Он считает, что биотический насос объясняет «парадокс холодной Амазонки». С января по июнь, когда бассейн Амазонки холоднее океана, сильные ветры дуют с Атлантики на Амазонку — хотя по теории дифференциального нагрева следовало бы ждать противоположного. Нобре, еще один давнишний сторонник, с энтузиазмом объясняет: «Они идут не от данных, а от основополагающих принципов».

Даже те, кто в теории сомневается, соглашаются, что потеря лесов чревата далеко идущими последствиями для климата. Многие ученые утверждают, что вырубка лесов тысячи лет назад привела к опустыниванию внутренних австралийских земель и Западной Африки. Есть риск, что вырубка лесов в будущем приведет к засухе в других регионах, например, часть тропических лесов Амазонки превратится в саванну. Сельскохозяйственным районам Китая, африканскому Сахелю и аргентинским пампасам тоже грозит опасность, говорит Патрик Кис (Patrick Keys), химик-атмосферщик из Университета штата Колорадо, Форт Коллинз.

В 2018 году Кис и его коллеги использовали модель, аналогичную модели ван дер Энта, для отслеживания источников осадков для 29 глобальных мегаполисов. Он обнаружил, что большая часть водоснабжения 19 из них зависит от отдаленных лесов, включая Карачи (Пакистан), Ухань и Шанхай (Китай), Нью-Дели и Калькутту (Индия). «Даже небольшие изменения в осадках, вызванные изменениями в землепользовании с подветренной стороны, могут оказать большое влияние на хрупкость городского водоснабжения», — говорит он.

Некоторые модели даже предполагают, что вырубка лесов, уничтожая источник влаги, грозит изменить погодные условия далеко за пределами летающих рек. Как известно, Эль-Ниньо — колебание температуры ветра и течений в тропической части Тихого океана — косвенно влияет на погоду в отдаленных местах. Точно так же обезлесение Амазонки может уменьшить количество осадков на Среднем Западе США и снежный покров в Сьерра-Неваде, говорит климатолог из Университета Майами Рони Ависсар (Roni Avissar), который моделирует такие связи. Притянуто за уши? «Вовсе нет, — отвечает он. — Мы знаем, что Эль-Ниньо на это способен, потому что, в отличие от вырубки лесов, этот феномен повторяется, и мы наблюдаем закономерность. Оба вызваны небольшими изменениями температуры и влагой, которая выбрасывается в атмосферу».

Исследователь Стокгольмского университета Лань Ван-Эрландссон (Lan Wang-Erlandsson), которая исследует взаимодействие суши, воды и климата, говорит, что пришло время переключится с использования воды и недр в пределах того или иного речного бассейна на перемены в землепользовании за его пределами. «Нужны новые международные гидрологические соглашения для поддержания лесов в районах формирования воздушных масс», — говорит она.

Два года назад на совещании Форума ООН по лесам, где участвуют правительства всех стран, исследователь земельных ресурсов из Бернского университета Дэвид Эллисон (David Ellison) представил конкретный пример. Он продемонстрировал, что до 40% общего количества осадков в Эфиопском нагорье, являющимся основным источником Нила, обеспечивается влагой, которая возвращается из лесов бассейна реки Конго. Египет, Судан и Эфиопия ведут переговоры о давно назревшей сделке по разделу нильских вод. Но такое соглашение будет лишено всякого смысла, если вырубка лесов в бассейне реки Конго, вдали от этих трех стран, иссушит источник влаги, предположил Эллисон. «Взаимосвязь между лесами и водой при управлении мировыми запасами пресной воды почти полностью игнорируется».

Теория биотического насоса повысит ставки еще больше, ведь предполагается, что потеря леса скажется не только на источниках влаги, но и на характере ветра. Эллисон предупреждает, что теория, если она подтвердится, будет иметь «решающее значение для моделей циркуляции планетарного воздуха» — особенно для тех, которые переносят влажный воздух вглубь континента.

***

Но пока что сторонники теории в меньшинстве. В 2010 году Макарьева, Горшков, Шил, Нобре и Бай-Лян Ли, эколог из Калифорнийского университета в Риверсайде, представили свое историческое описание биотического насоса, в «Атмосферной химии и физике», крупном тематическом журнале с открытым экспертным рецензированием. Но статью «Откуда берутся ветры?» в интернете раскритиковали, и у журнала ушло немало месяцев, чтобы найти всего лишь двух ученых ее отрецензировать. Метеоролог из лаборатории геофизической гидродинамики Принстонского университета Айзек Хелд (Isaac Held) вызвался добровольцем — и рекомендовал в публикации отказать. «Никакой это не таинственный эффект, — говорит он. — Он вообще незначительный и к тому же уже учитывается в целом ряде атмосферных моделей». Критики говорят, что расширение воздуха от тепла, которое выделяется при конденсации водяного пара, противодействует пространственному эффекту от конденсации. Но Макарьева говорит, что эти два эффекта разделены пространственно: потепление возникает на высоте, а падение давления конденсации происходит ближе к поверхности, где и создается биотический ветер.

Другим рецензентом была Джудит Карри (Judith Curry), физик-атмосферщик из Технологического института Джорджии. Она давно переживает за состояние атмосферы и сочла, что статью надо опубликовать, потому что «противостояние дурно сказывается на климатологии, а ей кровь из носу нужны физики». После трех лет дебатов редактор журнала рекомендацию Хелда отклонил и статью опубликовал. Но при этом отметил, что публикацию нельзя считать одобрением, но она послужит научному диалогу по спорной теории — чтобы подтвердить ее либо опровергнуть.

С тех пор ни подтверждения, ни опровержения не вышло — противостояние продолжилось. Cпециалист по моделированию климата из Колумбийского университета Гэвин Шмидт (Gavin Schmidt) считает: «Это просто чепуха». Авторы на критику отвечают так: «На самом деле это они из-за математики не уверены, стоит ли продолжать диалог». Бразильский метеоролог и глава Национального центра мониторинга и предупреждения стихийных бедствий Жосе Маренгу (Jose Marengo) говорит: «Я думаю, насос существует, но сейчас это все на уровне теории. Специалисты по климатическим моделям его не приняли, но русские — лучшие теоретики в мире, поэтому надо провести соответствующие полевые эксперименты, чтобы все проверить». Но пока что никто, даже сама Макарьева, таких экспериментов не предложил.

Со своей стороны, Макарьева опирается на теорию, утверждая в серии недавних работ, что тот же самый механизм может влиять и на тропические циклоны, — их приводит в действие тепло, выделяемое при конденсации влаги над океаном. В газете «Атмосферные исследования» за 2017 год она и ее коллеги предположили, что биотические насосы в виде лесов притягивают богатый влагой воздух из мест зарождения циклонов. Это, по ее словам, объясняет, почему циклоны редко образуются в южной части Атлантического океана: тропические леса Амазонки и Конго отводят так много влаги, что ее остается слишком мало и на ураганы не хватает.

Ведущий исследователь ураганов Массачусетского технологического института Керри Эмануэль (Kerry Emanuel) говорит, что предлагаемые эффекты «хотя и ощутимы, но незначительны». Отсутствию ураганов в Южной Атлантике он предпочитает другие объяснения, например, прохладные воды региона выделяют в воздух меньше влаги, а его сильные ветры мешают образованию циклонов. Макарьева, со своей стороны, столь же пренебрежительно относится к традиционалистам, полагая, что некоторые из существующих теорий об интенсивности ураганов «противоречат законам термодинамики». У нее есть еще одна статья в «Журнале атмосферных наук» — на стадии рецензирования. «Мы переживаем, что, несмотря на поддержку редактора, нашу работу снова отклонят», — говорит она.

Пусть на Западе идеи Макарьевой считаются маргинальными, в России они постепенно укореняются. В прошлом году правительство затеяло общественный диалог по пересмотру законов о лесном хозяйстве. За исключением старых охраняемых территорий, российские леса открыты для коммерческой эксплуатации, но правительство и Федеральное агентство лесного хозяйства рассматривают новую категорию — леса для защиты климата. «Некоторые представители нашего лесного департамента впечатлились идеей биотического насоса и хотят ввести новую категорию», — говорит она. Идею поддержала и Российская академия наук. Макарьева говорит, что быть частью консенсуса, а не вечным аутсайдером, ново и непривычно.

Этим летом ее поездку в северные леса сорвали эпидемия коронавируса и карантин. Дома в Санкт-Петербурге она засела за очередной раунд возражений от анонимных рецензентов. Она убеждена, что теория насоса рано или поздно победит. «В науке есть естественная инерция», — говорит она. С мрачным русским юмором она вспоминает слова легендарного немецкого физика Макса Планка (Max Planck), который дал знаменитое описание прогресса науки: «череда похорон».

Источник: www.kramola.info