С другой стороны, поступает все больше сведений о том, что подавляющее большинство конденсационных следов ощутимо влияют на температуру над поверхностью земли, причем — как читатель, должно быть, уже догадался — их влияние заключается в том, что температура повышается.
Иногда конденсационные следы приобретают зубчатый вид и становятся похожи на половинку застежки-молнии. Это происходит, если атмосфера на уровне облака неустойчива, а в позади самолета наблюдается турбулентность.
Когда речь идет о воздействии авиации на окружающую среду, оценки традиционно касаются вклада углекислого газа, содержащегося в выхлопах самолетов, в глобальное потепление. Подобно всем присутствующим в атмосфере парниковым газам, углекислый газ поглощает и излучает обратно на землю часть ее тепла, замедляя тем самым ее охлаждение. С самолетными выхлопами в атмосферу попадает не больше 2 % углекислого газа, нагнетаемого туда людьми[136], однако, поскольку это незначительное количество С02 попадает непосредственно в верхние слои атмосферы, его воздействие на окружающую среду, судя по всему, сильнее, нежели воздействие выбросов с поверхности земли.
Если вы любите разглядывать конденсационные следы, вам придется задуматься и о том, что, по мнению все возрастающего числа ученых, авиация преимущественно воздействует на окружающую среду не за счет выбросов парниковых газов, а за счет облаков, порождаемых летательными аппаратами во время полетов.
В целом облака оказывают огромное, хотя и несколько противоречивое влияние на приземную температуру. Всем прекрасно известно, что вода в невидимом газообразном состоянии, т. е. в форме водяного пара, действует как парниковый газ и не дает Земле остывать, удерживая ее тепло. На самом деле водяной пар — безусловно, самый распространенный парниковый газ в атмосфере, на счет которого относят от 36 до 70 % воздействия, обеспечивающего парниковый эффект. Присутствующая в атмосфере вода, собираясь в облака, состоящие из капель или кристаллов льда, влияет на глобальную температуру планеты менее прямо.
С одной стороны, облака препятствуют прохождению части солнечного света, отражая его обратно: любители позагорать, начинающие зябнуть, едва на солнце набегает тучка, поймут, о чем речь. В этом случае облака способствуют локальному охлаждению земной поверхности. С другой стороны, подобно водяному пару и другим парниковым газам, облака вбирают часть земного тепла и частично излучают его обратно на землю: именно поэтому облачной ночью обычно теплее, чем ясной. В этом случае облака, напротив, замедляют остывание Земли.
Большинство видов облаков, не пропускающих солнечный свет, в целом дают охлаждающий эффект. Однако со многими облаками верхнего яруса, состоящими из частиц льда, — с такими как перистые, перисто-слоистые и перисто-кучевые, в совокупности именуемые «перистообразными», — дело обстоит иначе. Иногда они насколько тонки, что пропускают много солнечного света, и в этом случае эффект удержания земного тепла оказывается более выраженным, нежели охлаждающий эффект. Именно эта особенность перистообразных облаков лежит в основе воздействия конденсационных следов на окружающую среду.
При определенных условиях конденсационные следы не исчезают, а распространяются по небу, приводя к образованию перисто-слоистых облаков, занимающих площадь в тысячи квадратных миль.
Все мы не раз видели, что следы самолетов редко просто так висят в воздухе в виде четких облачных полосок. Когда на высоте крейсерского полета сочетание низкой температуры и высокой влажности способствует образованию конденсационных следов, кристаллы льда, из которых они состоят, часто распространяются по небу ветром. Частицы самолетных выхлопов выступают в качестве ядер конденсации и замерзания, способствуя собиранию присутствующих в атмосфере водяных паров в капли или кристаллы. Ледяные кристаллы, из которых состоят конденсационные следы, тоже выступают в качестве ядер замерзания и растут по мере собирания молекул воды. За считанные часы конденсационные следы могут растянуться на несколько миль в ширину. По данным наблюдений, отдельные конденсационные следы распространяются по небу, охватывая площадь до восьми тысяч квадратных миль[137]. В насыщенной атмосфере они выступают в качестве катализатора, способствующего образованию тонких перистообразных облаков — тех самых, которые приводят к повышению температуры над поверхностью земли.
Атака террористов на Всемирный торговый центр в Нью-Йорке 11 сентября 2001 г. неожиданно пролила свет на то, как конденсационные следы влияют на приземную температуру. В течение трех дней после трагедии все коммерческие авиарейсы над Соединенными Штатами были отменены. Впервые со времен Первой мировой войны над США не было конденсационных следов: пусть недолго, но зато непрерывно. В 2002 г. в журнале «Nature» была опубликована статья[138], в которой метеорологи сравнили приземную температуру в 48 сопредельных штатах США в течение этих трех дней без конденсационных следов с аналогичными показателями по предыдущим тридцати дням. Были выявлены существенные различия: в отсутствие конденсационных следов разница между дневной и ночной температурами по США в целом составила на 1,1 °C больше, чем обычно. Судя по всему, конденсационные следы, равно как и образующиеся на их основе перистообразные облака, снижают приземную температуру днем и повышают ее ночью.
Несмотря на то, что 1,1 °C- существеннейшее изменение приземной температуры, в этом исследовании не удалось однозначно продемонстрировать, что конденсационные следы ведут к общему повышению приземной температуры, внося тем самым вклад в глобальное потепление. Однако более новые исследования подталкивают нас именно к такому выводу.
В одной из работ, опубликованной в 2004 г.[139], изучалось увеличение количества перистообразных облаков над США в период с 1974 по 1994 гг. Поскольку было показано, что средняя влажность на уровне перистых облаков в США в течение этого периода не менялась, ученые пришли к заключению, что к росту количества перистообразных облаков привело именно увеличение числа воздушных перевозок и образующихся в результате этого конденсационных следов. Ожидаемый согревающий эффект при таком росте, по оценкам исследователей, составляет 0,2–0,3 °C в десятилетие. Что удивительно, за счет прироста только лишь количества перистообразных облаков можно, по мнению ученых, почти полностью объяснить потепление климата в США за последние 25 лет. Именно в этом заключается основная посылка в данной работе: хотя речь в ней идет о локальных, а не об общих согревающих эффектах, в статье предполагается, что облака верхнего яруса, образующиеся из конденсационных следов, вносят огромный вклад в потепление у поверхности земли.
Не менее отрезвляюще действует еще одна принципиально важная работа, опубликованная в 2003 г.[140]. Ее авторы количественно оценили взаимосвязь меняющегося распределения перистообразных облаков над Европой по данным метеоспутников и изменения количества воздушных перевозок в соответствии с учетной документацией за те же периоды времени. В работе делается вывод о том, что потепление, списываемое на счет перистообразных облаков, которые образуется вследствие воздушных перевозок, в десять раз превосходит показатели ожидаемого потепления за счет углекислого газа, содержащегося в выхлопах летательных аппаратов.
На данный момент трудно осмысленно сопоставить влияние на окружающую среду столь разных факторов, как, с одной стороны, углекислый газ в выхлопах самолетов, который выбрасывается в атмосферу вот уже более столетия и оказывает кумулятивное и глобальное согревающее воздействие на воздух над земной поверхностью, а с другой стороны, облачный покров, создаваемый за счет самолетов, — его согревающее воздействие носит более локальный и временный характер. Однако упомянутые исследования подводят к заключению, что конденсационные следы, оставляемые самолетами, ведут к образованию других типов облаков верхнего яруса, играющих более значительную роль в глобальном потеплении, нежели выбросы углекислого газа.
Количество авиаперевозок ежегодно увеличивается на 5 %[141], причем наибольший прирост осуществляется за счет дальних рейсов, неизбежно ведущих к образованию конденсационных следов. По иронии судьбы, новые модели авиационных двигателей, которые создавались с расчетом на то, чтобы более эффективно сжигать топливо и выбрасывать меньше углекислого газа, на деле оставляют больше конденсационных следов.
***
Группа ученых из Лондонского имперского колледжа проанализировала один из способов уменьшить количество конденсационных следов, а именно: запретить самолетам подниматься так высоко.
Количество авиаперевозок ежегодно увеличивается на 5 %[141], причем наибольший прирост осуществляется за счет дальних рейсов, неизбежно ведущих к образованию конденсационных следов. По иронии судьбы, новые модели авиационных двигателей, которые создавались с расчетом на то, чтобы более эффективно сжигать топливо и выбрасывать меньше углекислого газа, на деле оставляют больше конденсационных следов.
***
Группа ученых из Лондонского имперского колледжа проанализировала один из способов уменьшить количество конденсационных следов, а именно: запретить самолетам подниматься так высоко.
Используя компьютерную модель управления воздушным сообщением, они рассмотрели возможные следствия такого ограничения высоты крейсерского полета в Европе, чтобы самолеты не поднимались до высоты, на которой образуются конденсационные следы[142]. Одна из проблем внедрения подобных ограничений состоит в следующем: чем ниже летит самолет, тем больше плотность воздуха, которую ему приходится преодолевать, а следовательно, тем больше топлива приходится сжигать.
Отсюда следует, во-первых, повышение расходов на топливо, а во-вторых, увеличение выброса парниковых газов.
Действуя подобным образом, группа ученых разработала метод для определения максимально возможных значений высоты крейсерского полета без образования конденсационных следов. Эти значения устанавливаются по ходу полета в соответствии с изменениями атмосферной влажности и температуры.
Не пора ли нам подумать о том, чтобы изгнать с неба конденсационные следы?
Один из участников проектной группы, доктор Боб Ноуленд, пояснил: «Если ввести подобное ограничение для полетов над Европой, что приведет к повышению выбросов углекислого газа на 4 % по причине увеличения расходов топлива, наши расчеты показывают, что с точки зрения борьбы с конденсационными следами это пойдет только на пользу». Увы, согласно полученным данным, внедрение этого метода повлечет за собой и ряд трудностей: например, скученность движения! и увеличение длительности полетов. Тем не менее, система позволит снизить образование конденсационных следов на 65–95 %, что компенсирует ущерб от 4 %-ного увеличения выбросов углекислого газа.
Отсутствие же конденсационных следов приведет, в свою очередь, к значительному уменьшению количества тонких перистообразных облаков, обладающих согревающим эффектом. «Выбросы С02 из летательных аппаратов, — утверждает Ноуленд, — несмотря на их весьма значительный и все возрастающий объем, не сделают погоды, даже если нам удастся их сократить. Однако если завтра мы уменьшим количество конденсационных следов на 90 %, что представляется нам вполне осуществимым, результат не заставит себя ждать. Устранение конденсационных следов немедленно сослужит нам добрую службу».
***
Облака — своего рода «темная лошадка» в области предсказания перемен в климате. Никто толком не знает, ни как глобальное потепление скажется на размерах и природе облаков, ни как это изменение облачного покрова, в свою очередь, повлияет на наш «бюджет теплоотдачи», т. е. на то, сколько солнечного тепла будет удерживать Земля. За прошлый век среднемировая температура выросла на 0,6 °C, причем преимущественно это увеличение пришлось на последние пятьдесят лет. Подавляющее большинство ученых уже не сомневаются, что потепление в значительной мере вызвано человеческой деятельностью.
Если мы продолжим в том же духе, за сто лет, по оценкам ученых, количество углекислого газа в атмосфере по сравнению с доиндустриальным уровнем возрастет в два раза. Прямое следствие — взлет приземной температуры на 1 °C. Конечно, само по себе это значение не катастрофично, однако ученые не исключают цепной реакции. Эффекты «обратной связи» могут привести к еще большему повышению температуры.
Обычно выделяются три ведущих источника обратной связи. Первый — размеры ледникового покрова земного шара: поскольку лед отражает больше солнечного света, нежели земля, любое сокращение ледяного покрытия, скорее всего, внесет свой вклад в глобальное потепление. Второй — количество водяного пара в атмосфере: как и углекислый газ, вода в газообразном состоянии выступает в качестве парникового газа, удерживая, подобно одеялу, земное тепло. Повышение приземных температур приводит к большему испарению воды с поверхности земли, а это испарение, в свою очередь, тоже вносит свой вклад в глобальное потепление. Наконец, третий источник обратной связи — облака.
С ними дело обстоит сложнее всего, потому что доступные нам средства не позволяют предсказать, как облачный покров изменится в результате повышения глобальной температуры. Если увеличится число более плотных облаков, они окажут противодействие глобальному потеплению, отражая больше солнечного света. Если же станет больше тонких облаков верхнего яруса, то эффект будет согревающим, что только усугубит ситуацию.
Однако хуже всего будет, если рост среднемировой температуры приведет к уменьшению количества облаков. Такой ход событий не только поставит под угрозу существование Общества любителей облаков, но и решительно изменит разброс приземных температур.
Если бы более высокая температура вела к тому, что больше облаков «выгорали» бы или «выпадали дождем», то следствием потепления было бы более ясное небо. И действительно, Брюс Велицкий из Научно-исследовательского центра Лэнгли в составе НАСА обнаружил, что облачный покров над тропиками сейчас меньше, чем четверть века назад. По его словам, воздух, поднимающийся над жаркими экваториальными зонами, оказывает теперь более сильное действие, и поэтому дождь из грозовых облаков выпадает быстрее, лишая остальные тропики облачного покрова. Пока непонятно, можно ли считать эту тенденцию следствием глобального потепления и можно ли делать на ее основе выводы касательно географических зон, не относящихся к тропикам. Однако несомненно, что с уменьшением количества облаков снизится не только их способность отражать солнечный снег от земной поверхности, но и вклад в «эффект покрывала», связанный с удержанием земного тепла. Чтобы оценить суммарный эффект сокращения облачного покрова, необходимо соотнести вклад каждого из этих эффектов в земной бюджет теплоотдачи.
Конденсационные следы отбрасываю тень на расположенное ниже перисто-слоистое облако.
Пока мы можем дать только очень приблизительную оценку: в целом облачный покров снижает количество солнечного излучения, поглощаемого землей, в среднем на 50 Вт/м2, тогда как оценки способности облаков удерживать тепло, излучаемое землей, ближе к 30 Вт/м2. Если эти цифры верны, то вклад облачного покрова планеты в бюджет теплоотдачи можно представить как потерю энергии в количестве 20 Вт/м2. Иными словами, благодаря облакам планета охлаждается. Если они исчезнут (а все остальные условия останутся неизменными), на Земле станет еще теплее.
Расскажите об этом всем, кто при вас начнет жаловаться на наших пушистых друзей.
***
Пока ученые и политики ведут споры о том, насколько человечество влияет на глобальное потепление и следует ли ему наложить ограничения на выброс газообразных отходов, я не могу не провести параллели с рассуждениями французского философа XVII в. Блеза Паскаля и, в частности, с его доказательством бытия Бога.
Мы не знаем, есть Бог или нет, рассуждает Паскаль, а значит, нам придется представить собственную веру как предмет спора, только с очень высокими ставками. Если мы верим, что Бог есть, и после нашей смерти так и оказывается, то нам повезло. Мы отправляемся в рай. Если мы утверждаем, что Бога нет, а в конечном итоге выясняется, что он есть, нас ждут вечные муки. И только если Бога нет, итог не будет зависеть от того, что мы себе думали. Потому-то, утверждает Паскаль, любой здравомыслящий человек станет вести религиозную жизнь.
То же самое относится и к глобальному потеплению. Хотя ставки здесь касаются только бренной земной жизни, а не жизни после смерти, они не менее высоки. Мы не знаем, сколь велика наша ответственность за нагревание планеты. Однако если потепление в конечном счете на нашей совести, хоть и усиливается! независимо от нас источниками обратной связи вроде изменений в облачном покрове, то благоразумнее признать, что мы виновны, — и радикальным образом изменить свою жизнь.
***
Незадолго до Первой мировой войны поэт Руперт Брук писал о том, что «нет смерти», что мертвые не уходят из жизни навсегда, но парят в небе подобно облакам и «на луну глядят, на гладь морей гудящих,// На землю, на людей, туда-сюда бродящих»[143]. Быть может, это и так, но лично мне странно думать о том, что кому-то из нас выпадет окончить свои дни в виде конденсационного следа.