© "Семь искусств"
  январь 2018 года

Виталий Шрайбер: Глобальное потепление: история в лицах и фактах

Среди тысячи похищенных e-mails были обнаружены такие, которые якобы свидетельствовали о том, что эти климатологи совместно с коллегой из Пенсильванского университета США Майклом Манном занимались манипуляциями с экспериментальными данными, подгоняя реальные цифры под желаемую температурную зависимость.

Виталий Шрайбер

Глобальное потепление: история в лицах и фактах

(продолжение. Начало в №8/2016 и сл.)

Часть 2. Антропогенное усиление парникового эффекта на фоне других климатических явлений

Глава 3. Изменения солнечной активности

Виталий ШрайберВ противовес концепции GW, согласно которой нынешнее потепление вызвано повышением содержания СО2 и других парниковых газов в атмосфере в результате человеческой деятельности, критики этой концепции обычно утверждают, что потепление, если оно и есть, обусловлено «естественными», то есть не связанными с человеческой деятельностью, причинами. В качестве «естественных» причин авторы публикаций в СМИ сравнительно редко называют описанные выше циклы Миланковича, так как большинство авторов — не специалисты, а журналисты, которые не слышали о Миланковиче и его циклах. Иногда в качестве причины потепления и увеличения концентрации СО2 назывались извержения вулканов, хотя, как мы видели, вулканическая активность обычно ведет не к потеплению, а к похолоданию. Чаще всего критики идеи антропогенного GW причиной изменений климата считают вариации солнечной активности, имея в виду изменения интенсивности радиации, исходящей от Солнца. Это неудивительно: каждому известно, что Солнце является источником энергии, управляющей всеми физическими и биологическими процессами на Земле, и любому ясно, что если Солнце вдруг начнет светить «сильнее» или «слабее», то вполне может наступить адская жара или собачий холод.

На самом деле «солнечная активность» — это целый комплекс явлений на Солнце. Большинство из этих явлений так или иначе обусловлены взаимодействием солнечного вещества, которое находится в состоянии ионизованной плазмы, с магнитными полями Солнца. Физика этих явлений сложна, до конца не исследована, и я должен признаться читателям, что и сам знаком с ней очень поверхностно. А потому, кратко опишу эти явления, не углубляясь в их физику и имея в виду, что нас интересует конкретный вопрос: каково влияние солнечной активности на температуру и климат Земли.

 1. Солнечные пятна

 «Вы сочинили и напечатали в своем умном сочинении…., что будто бы на самом величайшем светиле, на Солнце, есть черные пятнушки. Этого не может быть, потому что этого не может быть никогда. …. И для чего на нем пятны, если и без них можно обойтиться?»
А. П. Чехов. Письмо к ученому соседу

Простейшее, визуально наблюдаемое, а потому наиболее известное явление, связанное с солнечной активностью, это «солнечные пятна». Существование пятен на Солнце было известно еще древним астрономам. В начале семнадцатого века несколько ученых, вооруженных недавно изобретенными телескопами, вели наблюдения за этими пятнами. Оказалось, что иногда появляются отдельные единичные пятна, а иногда — целые группы. Обнаружилось также, что пятна имеют тенденцию перемещаться от одного края солнечного диска к другому. В 1610 году, наблюдая за движением пятен, Галилей открыл вращение Солнца и вычислил его период.

Дальнейшие наблюдения показали, что одни пятна держатся на поверхности Солнца всего несколько дней, другие гораздо дольше — до нескольких месяцев. Размер некоторых пятен в поперечнике превышает диаметр Земли (12750 км), иногда достигая 40 — 50 тыс км. Самое большое из зарегистрированных пятен имело размер около 185 тыс. км. Физическая природа пятен оставалась неясной вплоть до XX века, однако уже в XIX веке был обнаружен ряд важных фактов, касающихся свойств и природы пятен.

В 1843 году немецкий астроном-любитель Генрих Швабе (Samuel Heinrich Schwabe) опубликовал короткую статью «Solar Observations during 1843″, в которой сообщил, что количество пятен на Солнце изменяется в соответствии с некоторой закономерностью. А именно: число наблюдаемых пятен сначала растет, достигает максимума, затем спадает до минимума, а затем подобные изменения повторяются с периодом примерно 10 лет. То есть Швабе открыл явление цикличности в изменении числа пятен.

Интересно, что Швабе сделал свое открытие фактически случайно. Во-первых, по образованию он был не астрономом, а фармацевтом. Аптечное дело было семейным бизнесом семьи Швабе, и Генрих Самуэль не мог не принимать в нем участия. Астрономия же еще со студенческих лет была его увлечением, хобби. Можно лишь догадываться, что он, видимо, относился к этому «хобби» серьезно и отдавал ему значительную часть своего времени. Во-вторых, целью астрономических наблюдений, которые Швабе вел без малого двадцать лет — с 1826 по 1843 год, было обнаружение гипотетической малой планеты Вулкан, которая, как предполагали некоторые астрономы, должна была находиться между Меркурием и Солнцем, а ее орбита — внутри меркурианской орбиты. И Швабе надеялся зарегистрировать тень от Меркурия в виде темного пятна на фоне солнечного диска. Однако Вулкан, так и не обнаружился, оказавшись мифом, зато, наблюдая пятна на Солнце, Швабе открыл цикличность изменения их числа.

Рис 1. Samuel Heinrich Schwabe, 1789 — 1875

Рис 1. Samuel Heinrich Schwabe, 1789–1875

 Статья Швабе поначалу не вызвала значительного интереса, и могла бы остаться незамеченной, если бы на нее не обратил внимание видный швейцарский астроном Рудольф Вольф (Johann Rudolf Wolf, 1816–1893), который в это время занимал пост директора обсерватории в Берне. Вольф оценил по достоинству важность открытия Швабе и предпринял собственные наблюдения, а также проанализировал исторические данные вплоть до 1610 года. И в результате подтвердил вывод Швабе, уточнив при этом значение периода цикла: 11 лет (точнее 11,1). В 1857 году Швабе получил золотую медаль Королевского астрономического общества Великобритании, а в 1868 г. был избран членом Лондонского королевского общества. Позднее он с юмором сравнивал себя с библейским персонажем Саулом, который отправился искать пропавших отцовских ослиц, но ослиц не нашел, зато «нашел» царскую корону и стал царем Израиля.

Затем, в 1848 году американский ученый Джозеф Генри (JosephHenry, 17971878)[1] сконструировал термоэлектрическое устройство, с помощью которого определил, что температура Солнца в области пятен ниже, чем на остальной поверхности Солнца; поэтому пятна кажутся более темными. Температура в областях пятен варьируется в пределах от 2700 до 4200°С, так что на темном фоне они выглядели бы более яркими, чем электрическая дуга. Однако большая часть поверхности Солнца имеет еще более высокую температуру ~ 5500°C, и пятна выглядят темными. На современных снимках в области пятна можно различить более темную часть — тень — и окружающую ее полутень.

Рис. 2. Вид одного из пятен, полученный 1-го июля 2010-го года вобсерватории Big Bear Solar в Калифорнии (сайт space.ru)

Рис. 2. Вид одного из пятен, полученный 1-го июля 2010-го года в обсерватории Big Bear Solar в Калифорнии (сайт space.ru)

В дальнейшем выяснилось, что пятна — это области выхода сильных магнитных полей из недр Солнца в солнечную атмосферу. Эти магнитные поля уменьшают поток энергии, идущий из недр, что и обуславливает более низкую температуру пятен. Следовательно, интенсивность (мощность) радиации, исходящей непосредственно из области пятна, тоже меньше интенсивности невозмущенной поверхности Солнца. Можно было бы подумать, что и суммарная мощность солнечной радиации при наличие пятен уменьшается. Оказалось, однако, что это не так.

Дело в том, что пятна окружены так называемыми «флоккулами» и «факелами», которые имеют значительно большую яркость, хотя визуально, на фоне солнечного диска их трудно заметить (они лучше наблюдаются в ультрафиолетовом свете). Количество «флоккул» и «факелов», тем больше, чем больше пятен. В результате получается, что величина потока солнечной радиации в целом увеличивается с увеличением числа пятен и их размеров, хотя и не за счет радиации исходящей из самих пятен. Поэтому число пятен стало рассматриваться как мера солнечной активности. Одним из принятых показателей солнечной активности является так наз. число Вольфа W = k(f +10g), где f — количество наблюдаемых пятен, g — количество наблюдаемых групп пятен, k — нормировочный коэффициент. Естественно, числа Вольфа изменяются циклически с тем же 11-летним периодом, что и число пятен. Обычно используют числа Вольфа, усредненные за год. Определённые с помощью чисел Вольфа 11-летние циклы условно нумеруются начиная с 1755 года. Мы живем сейчас во время цикла номер 24, который начался примерно в 2008 году. Этот цикл и три предыдущих — 21, 22 и 23 — примерно соответствуют тому периоду заметного глобального потепления, которое является предметом острой полемики между сторонниками и противниками антропогенной концепции. Судя по рисунку 3 количество пятен, а следовательно и солнечная активность в этот период скорее убывает, по крайней мере, не возрастает.

Рис. 3. Циклические изменения числа солнечных пятен в период с 1850 по 2010 годы. Веб сайт NASA; компиляция данных европейских наблюдений

Рис. 3. Циклические изменения числа солнечных пятен в период с 1850 по 2010 годы. Веб сайт NASA; компиляция данных европейских наблюдений

Солнечной магнитной активности и различным ее проявлениям посвящено множество статей и Интернет-сайтов. Обсуждаются «солнечные вспышки», являющиеся результатом взаимодействия нескольких пятен, магнитные поля которых имеют разную полярность, и «солнечный ветер» — поток ионизированных частиц, истекающий из солнечной короны в окружающее космическое пространство. Эти явления вызывают возмущения магнитного поля Земли, затрудняют распространение коротких радиоволн в ионосфере, увеличивают вероятность возникновения северных сияний и т. д. Мы не будем на этом останавливаться поскольку нас, как уже отмечалось, интересует влияние солнечной активности на температуру и климат Земли. То, что в принципе такое влияние существует, особых сомнений никогда не вызывало, однако доказать и количественно охарактеризовать это влияние было очень непросто.

  1. Минимум Маундера

Первым по времени обнаружения и важнейшим по значимости природным явлением, свидетельствующим о связи солнечной активности с климатом, является «минимум Маундера» [1, 2].

Эдвард Маундер (Edward Walter Maunder), Рис. 4 — британский астроном, изучавший солнечные пятна и солнечные магнитные циклы в различные исторические периоды, обратил внимание на данные о необычно малом количестве пятен, наблюдавшихся во второй половине семнадцатого — начале восемнадцатого века, а именно в период с 1645 по 1715 год. То есть это был период очень низкой солнечной активности, когда практически никаких циклов вообще не наблюдалось (Рис. 5).

Рис. 4. Edward Walter Maunder (1851–1928)

Рис. 4. Edward Walter Maunder (1851–1928)

Вместе с тем, Маундер обнаружил, что этот период совпал с временем аномально холодных зим и низких среднегодовых температур в Европе и Северной Америке. Сохранились записи о том, что в эти годы из-за холодов урожаи сельскохозяйственных культур были низкими, и не удавалось собирать урожай дважды в год там, где раньше это было возможно; в северных районах Европы образовывались новые ледники, в Лондоне замерзала Темза и т.д. Анализ данных в более широком временном диапазоне показал, что Минимум Маундера представлял собой наиболее холодную часть более длительного периода, впоследствие получившего название Малого Ледникового Периода (Little Ice Age). Открытие Маундера, наглядно показало, что уменьшение солнечной активности, показателем которой в данном случае является число пятен, приводит к похолоданию на Земле. Естественно, возникла гипотеза, что увеличение числа пятен будет означать повышение солнечной активности и приводить к потеплению.

Помимо Минимума Маундера, другими авторами, изучавшими данные наблюдений за солнечными пятнами, были обнаружены еще минимумы, хотя и не столь глубокие и не столь широкие, как минимум Маундера. Один из них — так наз. Минимум Дальтона — тоже виден на графике Рис. 5. Этот минимум наблюдался в начале девятнадцатого века и также пришелся на период холодов в Европе и Северной Америке. Известно, например, что 1816 год называли годом без лета. Однако, многие климатологи полагают, что в данном случае главной причиной холодов было мощное, одно из самых мощных в истории Земли, извержение индонезийского вулкана Тамбора (об этом см. в предыдущем разделе). Еще один период малого количества солнечных пятен (~ 1400–1520) идентифицировал немецкий астроном Густав Спорер (Gustav Spörer). И об этом периоде тоже имеются свидетельства о годах неурожая и голода; о том, что зимой 1422 — 1423 г Балтийское море было полностью покрыто льдом.

Рис. 5. Циклические изменения числа пятен c 1600 по 2000 г (красная и синяя кривые). Черная кривая получена путем сглаживания (осреднения)

Рис. 5. Циклические изменения числа пятен c 1600 по 2000 г (красная и синяя кривые). Черная кривая получена путем сглаживания (осреднения)

В ХIХ и в первой половине ХХ века был опубликован ряд работ, авторы которых указывали на наличие корреляции погоды и климата Земли с солнечной активностью, мерой которой служило число пятен. Однако многие из этих работ были недостаточно убедительными. Вместе с тем, сообщения об обнаружении значительных изменений солнечной активности встречали недоверие со стороны ряда астрономов и астрофизиков, придерживающихся точки зрения, что Солнце — стабильная звезда. Поэтому в середине двадцатого века стал актуальным вопрос о теоретических критериях и надежных экспериментальных данных, характеризующих солнечную активность.

Забежим немного вперед. Если считать число пятен надежным индикатором солнечной активности, то, как видно из Рис. 3 и 5, с начала и примерно до середины двадцатого века солнечная активность непрерывно возрастала, достигла максимума в районе 1960 г., после чего началось некоторое не очень резкое снижение. В период 1980 — 1990 вновь наблюдалось небольшое повышение, которое не дотянуло до максимума 1960-го года; и в дальнейшем число наблюдаемых пятен продолжало постепенно уменьшаться вплоть до настоящего времени. Сравнивая все это с опубликованными данными об изменении средней глобальной температуры Земли в двадцатом веке, можно констатировать наличие корреляции повышения температуры в первой половине ХХ века с увеличением числа пятен (т. е. солнечной активности). Однако в последние десятилетия двадцатого и в начале двадцать первого века подобной корреляции уже нет: земная температура повышалась, а число пятен на Солнце уменьшалось, по крайней мере, не росло.

Ну а в середине двадцатого столетия логика подсказывала исследователям солнечной активности задачи, которые так или иначе нужно было решать в ближайшем будущем: во-первых, с помощью независимых методов получить подтверждение реальности изменений солнечной активности, обнаруженных путем визуального наблюдения солнечных пятен; во-вторых, зарегистрировать и измерить изменения направленного на Землю потока солнечной радиации; в-третьих, выяснить, какова чувствительность земного климата к этим изменениям; наконец, в четвертых, ответить на сакраментальный вопрос, обусловлены ли изменения глобальной температуры Земли в 20-м веке изменениями именно солнечной активности или иными причинами.

  1. Углерод 14С — индикатор солнечной активности

 Что касается первой из этих задач, то она была решена благодаря применению радиоуглеродного анализа, уже неоднократно упоминавшегося в предыдущих разделах настоящего обзора. В начале 60-х годов голландский ученый Минзе Стювер (Minze Stuiver)[2] обратил внимание на вариации радиоактивного изотопа 14С в годовых кольцах многолетних деревьев. Важным обстоятельством было то, что Стювер сотрудничал с Гансом Зюссом, который считался лучшим экспертом по применению радиоуглеродного анализа к проблемам климата (см. глава 3 части 1). Стювер принимал участие в исследованиях Зюсса, имевших целью разработать методику калибровки результатов радиоуглеродного датирования. В итоге им удалось продемонстрировать, что содержание 14С в годовых кольцах деревьев, а следовательно и в воздухе, из которого деревья получают углекислый газ, содержащий этот углерод, действительно было подвержено изменениям, явно выходящим за пределы погрешности измерений [3].

Напомним, что радиоактивный изотоп углерода 14С образуется в верхних слоях атмосферы под действием космических лучей. Эти лучи представляют собой приходящий из глубин Галактики поток высокоэнергетичных ядер атомов и элементарных частиц, которые выбивают нейтроны из атомов и молекул атмосферы. При столкновениях этих нейтронов с атомами азота 14N происходит реакция, при которой азот, поглощая нейтрон и испуская протон, преврашается в радиоактивный углерод с атомным весом четырнадцать: 14N + 1n → 14C + 1p.

Зная этот механизм образования углерода 14С, можно заключить, что изменения содержания 14С в атмосфере в различные периоды истории Земли указывают на то, что в эти периоды различной была интенсивность потока космических лучей, попадающих в атмосферу. Что было причиной различий? Почему и как именно меняется интенсивность космических лучей?

Оказалось, что магнитные поля Солнца играют роль своеобразного щита, который отклоняет часть космических частиц, препятствуя их попаданию в область планет солнечной системы [4]. Поэтому в периоды высокой солнечной активности, когда солнечные магнитные поля усиливаются, поток космических частиц, достигающих Земли, существенно уменьшается и, наоборот, в периоды низкой активности больше частиц достигает Земли. Это, в свою очередь, приводит к тому, что содержание 14C в атмосфере в периоды высокой солнечной активности уменьшается, а в периоды низкой активности возрастает [5].

Рис. 6. Джон Эдди (John Allen Eddy, 1931–2009)

Рис. 6. Джон Эдди (John Allen Eddy, 1931–2009)

В дальнейшем американский астроном Джон Эдди (John Allen Eddy) опубликовал серию работ, в которых представил результаты измерений концентрации 14С в годовых кольцах деревьев, соответствующих диапазону в несколько тысяч лет. Измерения были выполнены на максимально высоком для тех лет уровне и демонстрировали повышенное содержание 14С и, следовательно, низкую солнечную активность в годы температурных минимумов Маундера и Спорера [2, 6, 7]. Для большей убедительности своих выводов Эдди собрал и проанализировал данные всех доступных источников, прямо или косвенно относящиеся к проблеме солнечной активности (климат, солнечные пятна в разное время суток, во время закатов, восходов и солнечных затмений, северные сияния и т.д.)
Можно сказать, что после работ Эдди практически не осталось сомнений в том, что изменения солнечной активности могут быть и в определенные периоды истории были причиной климатических изменений на Земле.

Вместе с тем Эдди написал, что радиоуглеродный метод, основанный на калибровке с помощью годовых колец деревьев, позволяет отслеживать лишь сравнительно долговременные изменения солнечной активности, с характерными временами порядка несколько десятков и более лет, подобные минимуму Маундера, и что этот метод врядли когда-нибудь позволит зарегистрировать изменения, соответствующие 11-летним циклам.

Дело в том, что точность датирования ограничивается неопределенностью времени Ti, которое проходит с момента образования атома 14Сi в верхних слоях атмосферы до момента, когда данный атом встроится в клеточную ткань земного дерева. Между этими моментами атомы радиоуглерода участвуют в ряде процессов, протекание которых трудно точно реконструировать. Происходит окисление атомов углерода до молекул двуокиси углерода 14СiО2, которые потом вовлекаются в процессы вертикальной диффузии и атмосферной циркуляции. При этом происходит их перемешивание с аналогичными молекулами, образовавшимися годом или несколькими годами раньше. Часть молекул поглощается океаном, другие участвуют в процессах фотосинтеза и образования растений и деревьев. В итоге возникает значительный — порядка десятка лет — разброс времен Ti атомов радиоуглерода, оказавшихся в пределах одного и того же годового кольца, а возраст кольца фактически является результатом усреднения по этому разбросу.

И значит, несмотря на бесспорную ценность информации, полученной благодаря наблюдениям за солнечными пятнами и с помощью радиоуглеродного анализа, проблема прямых измерений мощности солнечной радиации остается актуальной.

  1. Измерения мощности солнечной радиации

Проблема прямого количественного измерения мощности солнечной радиации и предполагаемых спадов и подъемов ее уровня — оказалась весьма сложной. Сложной прежде всего технически, но также и теоретически.

Излучение Солнца охватывает очень широкий спектральный диапазон. Фотоны, относящееся к различным областям солнечного спектра, вызывают различные процессы, каждый из которых может по-своему влиять на температуру атмосферы, поверхности Земли или океана. Например, излучение видимого диапазона напрямую достигает поверхности Земли и океана и нагревает их. Инфракрасная часть излучения поглощается парами воды и углекислого газа в атмосфере. Излучение ультрафиолетового диапазона поглощается, главным образом, кислородом и озоном в стратосфере и тропосфере. Ультракороткое УФ излучение вызывает в атмосфере процессы ионизации, которые влияют на формирование облаков.

Поэтому с помощью аппаратуры, размещенной на Земле, невозможно получить реальные характеристики потока радиации, излучаемого Солнцем. Для этого пришлось бы анализировать и отделять все изменения, которые произошли с этим потоком при прохождении атмосферы, а это практически невозможно. Значит надо размещать измерительную аппаратуру на больших высотах — либо в верхних слоях атмосферы либо, еще лучше там, где атмосферы уже нет, то есть в космосе. При этом из Рис. 3, 5 видно, что в наиболее интересный для нас период 1960 — 2015 гг числа солнечных пятен (усредненные по циклам), а значит и солнечная активность, менялись относительно слабо. Следовательно, требовалась методика и аппаратура, способные обеспечить очень высокую чувствительность и точность измерений.

Вместе с тем, если цель — не только измерение характеристик солнечной активности, но и выяснение влияния изменений cолнечной активности на температуру и климат Земли, то на следующем этапе все равно придется заниматься исследованием выше упомянутых сложных процессов, возникающих при прохождении излучения через атмосферу. Забегая вперед, скажу, что реакция погоды и климата на все эти процессы в настоящее время продолжает быть объектом исследований.

Конкретная величина, подлежащая измерению, называется Солнечной Постоянной. Это величина мощности солнечного излучения, проходящего через единичную площадку, ориентированную перпендикулярно потоку излучения на расстоянии одной астрономической единицы (астрономическая единица — среднее расстояние от Земли до Солнца). В англоязычной литературе термин Solar Constant тоже встречается, однако чаще используется Total Solar Irradiance (TSI).

Первые измерения этой величины на больших высотах (значительно превышающих тропосферу) были выполнены в 60-е годы в СССР. Группа под руководством профессора К. Я. Кондратьева осуществляла измерения солнечной постоянной с помощью аэростатов, запущенных в стратосферу на высоту 28 — 34 км. В 1970 году Кондратьев и Никольский опубликовали статью с результатами, полученными в период с 1961 по 1968 г [8]. В статье сообщалось, что максимальная величина солнечной константы в этот период наблюдалась при значениях числа Вольфа (см. выше) между 80 и 100 и оказалась равной 1356 ± 14 Вт/м2. Отклонения от этой величины не превышали 2 ÷ 2.5 %, а точность измерений оценивалась в 1%, то есть изменения солнечной константы регистрировались фактически на пределе точности. При этом авторам удавалось регистрировать и исследовать изменения потока излучения, вызванные в верхних слоях атмосферы ядерными взрывами и вулканическими извержениями. Однако что касается солнечной константы, то наиболее ясный вывод статьи состоял в том, что для получения надежных данных об ее величине и изменениях необходимо проводить измерения за пределами земной атмосферы.

В 60 — 70-е годы, когда я был студентом, а затем молодым сотрудником НИИ Физики Ленинградского университета, профессор Кирилл Яковлевич Кондратьев был весьма заметной фигурой в университете. Будучи заведующим кафедрой физики атмосферы физического факультета, он вскоре стал ректором университета и в этот период фактически превратил свою кафедру и связанный с ней отдел НИИ физики в самостоятельный институт. Его кафедра сотрудничала с космическими ведомствами, получала щедрое финансирование, ведущие сотрудники публиковали статьи в соавторстве с известными космонавтами, а сам Кондратьев стал членом-корреспондентом АН СССР, затем академиком. О публикациях и взглядах К. Я. Кондратьева, касающихся проблемы GW, мы еще поговорим в дальнейшем.

Рис. 7. Кирилл Яковлевич Кондратьев (1920–2006)

Рис. 7. Кирилл Яковлевич Кондратьев (1920–2006)

В последующие несколько лет группы в других странах проводили аналогичные измерения, получали близкие значения солнечной постоянной, однако зарегистрировать изменения этой величины, выходящие за пределы погрешности, в эти годы так никому и не удалось. В 1981 году швейцарский исследователь С. Фрёлих (C. Fröhlich), проанализировав данные всех работ такого рода, выполненных в период 1969 — 1980 г., пришел к заключению, что вариации мощности солнечного излучения в этот период были очень малыми и ,только проводя систематические высокоточные измерения за пределами атмосферы, т. е. со спутников и ракет, можно надеяться получить количественные характеристики этих вариаций [9]. Спутниковые измерения, во-первых, исключают атмосферную экстинкцию (поглощение и рассеяние) и, во-вторых, осуществляются в течение многих суток.

Учитывая сказанное выше, можно было бы ожидать, что советские специалисты, тот же Кондаратьев, например, окажутся первыми или одними из первых, кто выполнит спутниковые измерения абсолютной мощности солнечногой радиации. Но, видимо, не получилось. Упоминаний об этом в литературе я не нашел, хотя сознаю, что мое знакомство с литературой оставляет желать много лучшего. Однако я натолкнулся на сборник «Космические исследования: идеи, приоритеты, эффективность», изданный в 90-е годы, судя по всему по материалам обсуждения где-то в верхах состояния дел в космической отрасли. Там на стр. 99 —102, есть заметка К. Я. Кондратьева, в которой он с горечью говорит о том, что огромные средства, направленные на развитие спутниковой метеорологии расходуются не эффективно. По его словам, полученные данные «представляют интерес с точки зрения качест­венного анализа погодообразующих процессов, но передовой фронт науки уже давно связан с использованием спутниковой метеорологической ин­формации в количественной форме для осуществления численных прогнозов погоды. К сожалению, отечественная метеорология еще очень далека от этого. Причины катастрофического отставания в области спут­никовой метеорологии те же: ведомственность, монополизм, безответст­венность».

Ну а первое длительное измерение солнечной постоянной за пределами земной атмосферы было выполнено в эксперименте, поставленном Лабораторией реактивного движения на искусственных спутниках Земли «Маринер — 6» и «Маринер — 7» в 1969 году.

Измерения показали, что изменения величины солнечной постоянной не выходили за пределы точности измерений (около ± 0,25%) вблизи максимума солнечного цикла.

Систематические спутниковые измерения интенсивности солнечной радиации начались с 1978 года. Техника для этих измерений в США в течение ряда лет разрабатывалась в Jet Propulsion Laboratory (JPL) — это лаборатория NASA, организованная на базе Калифорнийского Технологического Института. Важнейшей частью работы была разработка устройств для измерения мощности излучения — радиометров. В JPL была разработана серия высокоточных радиометров нового поколения — так называемых ACRIM (Active Cavity Radiometer Irradiance Monitor), которые устанавливались на космические аппараты 9. Начиная с 1963 года и вплоть до девяностых годов ведущим исследователем (Principal Investigator) JPL, руководившим всеми исследовательскими и инженерными работами, нацеленными на измерение Total Solar Irradiance, был Ричард Уиллсон (Richard C. Willson — Рис. 8).

Рис. 8. Richard C. Willson

Рис. 8. Richard C. Willson

Рис. 9. Спутник NASA ACRIMSAT (ACRIM + Satellite)

За почти полвека работы в JPL и Калифорнийском Технологическом Институте, а затем в центре климатических исследований Колумбийского университета, Уиллсон опубликовал множество работ, список которых может служить иллюстрацией развития данной области науки. Из этого списка я выбрал несколько ссылок, возможно не самых значительных и важных, но которые мне показались уместными в данном тексте [10–14]. Радиометры, разработанные Уиллсоном устанавливались на зондах, аэростатах, ракетах, спутниках и кораблях типа «space shuttle» (Рис.9). Одним из открытий, сделанных в экспериментах Уиллсона, было обнаружение в окрестностях солнечных пятен областей повышенной яркости, благодаря которым в периоды увеличения числа пятен величина (TSI) увеличивалась, несмотря на меньшую яркость самих пятен.

Я был приятно удивлен, обнаружив на веб сайте ACRIM, что сравнительно немногочисленная группа Уиллсона включала не только американских, но и зарубежных исследователей: итальянского физика Николо Скафетто (Dr. Nicola Scafetta) и даже российского исследователя Александра Мордвинова[3]. Участие этих людей в работе группы Уиллсона было вполне реальным и весомым, поскольку ряд важных работ Уиллсон опубликовал в соавторстве с ними, например [12].

Многие аботы по систематическому спутниковому мониторингу Total Solar Irradiance с использованием уиллсоновских ACRIM проводились в кооперации NASA с исследовательскими центрами и группами европейских стран, в частностиШвейцарии. К настоящему времени ACRIM измерения выполнены для трех полных циклов солнечной активности 21 — 23 и продолжаются в текущем 24-ом цикле. В качестве примера результатов подобного мониторинга ниже приведен рисунок, который обошел страницы многих изданий (Рис. 9). На рисунке представлены данные международного исследовательского центра в Давосе. Это результаты серии прямых измерений Solar Irradiance, проводившихся с использованием нескольких ACRIM на протяжении длительного периода (1978 — 2003г).

Рис. 10. Результаты прямых измерений солнечной постоянной 1978–2003 гг. с помощью ACRIM. Данные группы VIRGO исследовательского центра World Radiation Center, Давос, Швейцария. Различные цвета соответствуют периодам различных экспериментов. Черная кривая — результат сглаживания

Рис. 10. Результаты прямых измерений солнечной постоянной 1978–2003 гг. с помощью ACRIM. Данные группы VIRGO исследовательского центра World Radiation Center, Давос, Швейцария. Различные цвета соответствуют периодам различных экспериментов. Черная кривая — результат сглаживания

Что можно увидеть на рисунке? Во-первых, мелкомасштабные (среднесуточные) флуктуации мощности солнечной радиации, которые выглядят как шум. Это зеленые, красные, голубые, фиолетовые кривые. Вероятно, с ними можно пытаться связать кратковременные изменения погоды в те или иные периоды. Черная кривая, полученная путем помесячного усреднения, отчетливо демонстрирует периодические (циклические) изменения мощности солнечной радиации с периодом цикла 11 лет. Максимумы и минимумы циклов на рисунке совпадают с данными наблюдений за солнечными пятнами (Рис. 3, 5). Амплитуда изменений мощности в течение цикла практически одинакова для всех трех циклов на рисунке и составляет величину ~ 0.91 Вт/м2. Поскольку полная величина TSI равна ~ 1365 Вт/м2, мы видим, что амплитула изменений меньше 0.1% полной величины. Можно сделать вывод, что точность (и чувствительность) в этих экспериментах была не хуже 0.1%. Средняя же величина TSI, судя по рисунку, в этот период остается практически неизменной.

Однако при более близком знакомстве с работами Уиллсона и коллег, где описаны некоторые технические подробности измерений [11–13], я понял, что вышеприведенный замечательный рисунок представляет собой некую идеализацию: он не отражает погрешностей, которые реально имели место. Погрешности возникали из-за деградации чувствительности радиометров, из-за различий калибровки, что особенно сказывалось при стыковке отрезков кривых, полученных в разные годы в экспериментах с разными ACRIM.

Между тем точность, с которой известны значения мощности солнечной радиации (причем не только TSI, то есть полной мощности, но и ее спектральных составляющих), важна не столько сама по себе, сколько в связи с проблемой влияния ее изменений на температуру и климат Земли. По мнению ряда специалистов, даже очень малые изменения солнечной активности могут вызывать значительные климатические эффекты.

Проблема точности измерений и оценки величин погрешностей оказались в фокусе внимания, когда, наряду с проектом ACRIM, были запущены другие проекты и появилась возможность сравнивать данные различных проектов. В 1984 году начались работы по проекту NASA Earth Radiation Budget Experiment. В рамках этого проекта запускались исследовательские спутники ERBS (Earth Radiation Budget Satellite), на которых были установлены радиометры для измерения не только TSI, но и отдельно коротковолновой и длинноволновой составляющих. В 2003 году стартовал SORCE (Solar Radiation and Climate Experiment) — совместный проект Института Годдара[4] Космических Исследований NASA (NASA Goddard Institute for Space Studies) и Лаборатории Атмосферной и Космической Физики (Laboratory for Atmosphere and Space Physics — LASP) университета штата Колорадо. На спутники SORCE также устанавливались мониторы для регистрации полной TSI, отдельно рентгеновской, ультрафиолетовой и инфракрасной составляющих.

Надо отдать должное авторам всех этих работ: анализу погрешностей посвящены целые статьи. Насколько я могу судить, согласие между различными авторами в конце концов было, в основном, достигнуто. В большинстве работ для относительной точности измерения TSI, то есть полной мощности радиации, приводится величина 0.1 — 0.2 %. При этом, однако, большинство авторов полагает, что такая точность достигается только в пределах одного цикла, но точность значений TSI, соответствующих минимумам разных циклов, и точность среднего значением TSI при долгосрочных измерениях существенно меньше. Правда Уиллсон настаивал, что его группе удалось достичь лучшей точности и достаточно надежно зарегистрировать небольшое повышение TSI (~ 0.036%) между минимумами циклов 21 (1986 г) и 22 (1996 г) [11, 13], и что это повышение могло внести некоторый вклад в потепление климата в эти годы. Какой именно вклад — не вполне ясно. Однако на сайте NASA «Earth Observatory» в разделе Uncertainties in Solar Measurements утверждается, что из-за неточности абсолютной калибровки радиометров не только величина сдвига между минимумами различных циклов определяется с погрешностью существенно большей 0.1 %, но иногда и знак сдвига точно неизвестен.

Между тем в задачу проекта SORCE уже изначально входили не только измерения мощности потока солнечной радиации, но и исследование реакции климата Земли на любые изменения характеристик этой радиации. Что означает слово «исследование» в данной ситуации? Во-первых, оно подразумевает исследование упомянутых выше процессов, сопровождающих прохождение излучения определенного спектрального состава через атмосферу. Во-вторых, для того, чтобы ответить на вопрос, в какой мере изменения глобальной температуры земной поверхности являются следствием именно изменений на Солнце в данный период, недостаточно просто иметь информацию о количественных характеристиках солнечной активности и климата Земли в этот период.

 Даже если кривые изменения этих характеристик имеют сходный вид, например демонстрируют рост, это еще не значит, что рост температуры обусловлен именно ростом солнечной активности. Нужно знать физические механизмы, определяющие связь между мощностью солнечной радиации и климатическими характеристиками. Допустим, что эти механизмы уже известны. Но как узнать, к какому конкретно изменению температуры поверхности Земли и океана приводят изменения мощности солнечной радиации, зарегистрированные, например, в экспериментах ACRIM или SORCE? Нужна теория, хорошо разработанная, с расчетными формулами, которые позволили бы по известному значению TSI вычислять температуру или иные характеристики климата. Однако такой теории и таких простых формул на сегодняшний день, к сожалению, не существует. И тогда, по-видимому, единственный путь — это компьютерное моделирование.

  1. Климат последних 150 лет: изменение солнечной активности или антропогенная эмиссия парниковых газов?

Попробуем подвести некоторые итоги. Что следует из вышеизложенного применительно к проблеме влияния солнечной активности на земной климат вообще и в наиболее интересном для нас временном диапазоне — от конца ХIХ века до начала ХХI века — в частности.

  1. С начала ХVII века и до настоящего времени важнейшим показателем солнечной активности, доступным для систематических визуальных наблюдений, является число солнечных пятен. С помощью наблюдений за пятнами в течение этих четырехсот лет были обнаружены изменения солнечной активности как минимум двух типов. Во-первых — это регулярные циклические изменения сравнительно небольшой амплитуды с периодом 11 лет. Во-вторых, несколько эпизодов более значительных по амплитуде, но более плавных долгосрочных (~ 50 — 100 лет) изменений, подтверждаемых данными радиоуглеродного анализа. При этом для нескольких таких эпизодов обнаружена явная корреляция изменений земного климата с изменениями солнечной активности. Поэтому практически все климатологи согласны в том, что в течение, по крайней мере, нескольких столетий, предшествующих началу промышленной революции, вариации солнечной активности вкупе с вулканической активностью (см. предыдущую главу) и, может быть, изменениями океанских течений (см. следующую главу) были основными факторами, ответственными за изменения глобальной температуры Земли.
  2. Для нас, однако, наибольший интерес представляет временной диапазон, включающий вторую половину ХIХ века, ХХ век и первые два десятилетия ХХI века. Начало этого дипазона — середина ХIХ века — приблизительно соответствует началу индустриализации в большинстве стран или даже ее расцвету в наиболее развитых странах. По мнению многих специалистов, в том числе большинства ведущих экспертов, именно в это время появляется новый фактор, способный влиять на температуру Земли — антропогенная эмиссия парниковых газов, в первую очередь углекислого газа. Однако эту точку зрения разделяют не все. Относительно небольшая часть специалистов, а также некоторые ученые, в том числе весьма известные и уважаемые, но работающие в смежных областях науки, а также многие публицисты, по образованию и характеру деятельности вообще не имющие отношения к климатологии, геофизике или физике атмосферы, в реальность влияния человеческой деятельности на климат не верят или не хотят верить.

Между тем, метеорологические данные свидетельствуют о том, что в течение значительной части этого временного диапазона происходило повышение средней глобальной температуры Земли, то самое Global Warming, которое является главной темой нашего повествования. В качестве примера ниже приведен график, взятый с веб сайта Интситута Годдара NASA и иллюстрирующий изменения глобальной температуры земной поверхности в диапазоне длительностью 136 лет.

Рис. 11. Изменение глобальной температуры земной поверхности по данным Института Годдара NASA. За нулевой уровень принято среднее значение температуры в период 1951 — 1980г. Точки серой кривой соответствуют среднегодовым температурам; черная кривая получена усреднением за пять лет

Рис. 11. Изменение глобальной температуры земной поверхности по данным Института Годдара NASA. За нулевой уровень принято среднее значение температуры в период 1951 — 1980г. Точки серой кривой соответствуют среднегодовым температурам; черная кривая получена усреднением за пять лет

 Весьма сходные графики можно найти на сайтах NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration — Национальное Управление Океанических и Атмосферных Исследований США), Climatic Research Unit (сайт Университета Восточной Англии), Госкомгидромета России и др. Последняя точка на графике — 2016 год, который по данным всех этих организаций является самым теплым за все время измерений. А из семнадцати самых теплых лет шестнадцать приходятся на ХХ1 век (исключение —1998 год).

Если говорить о первой половине обсуждаемого диапазона — приблизительно до 1950 г., то наблюдения за солнечными пятнами, как и данные радиоуглеродного анализа и связанные с ним данные об интенсивности потока космических лучей — все эти данные свидетельствуют в пользу роста солнечной активности в этот период (Рис. 3, 5). Учитывая, что прирост содержания углекислого газа и других парниковых газов в атмосфере в этот период был еще не столь значителен, как в последующие годы, можно предположить, что в этот период солнечная активность оказывала заметное или даже доминирующее влияние на рост температуры по сравнению с влиянием усиления парникового эффекта. Естественно, с такой точкой зрения соглашаются и те, кто ни в какие антропогенные эффекты вообще не верит.

Основные разногласия касаются более позднего периода (то есть ~ 1950–2016). В этот период данные о числе солнечных пятен указывают на весьма незначительные изменениях солнечной активности и даже о ее заметном снижении после 1990 года (Рис. 3, 5). Фактически о том же говорят и данные прямых измерений мощности солнечной радиации (TSI). Спутниковые измерения, как показано выше, подтверждают наличие лишь циклических изменений небольшой амплитуды (порядка 0.1 %), однако заметных, выходящих за рамки погрешностей, долговременных изменений средней мощности радиации не обнаруживается. Несмотря на это средние значения глобальной температуры поверхности Земли, как показывает график, после некоторого спада в 40 — 70-х годах, с конца 70-х, вновь возрастают и чем дальше, тем значительнее. При этом значительное увеличение эмиссии двуокиси углерода и других парниковых газов в атмосферу в эти годы никаких сомнений не вызывает. Поэтому предположение, что повышение температуры в этот период, обусловлено, главным образом, усилением парникового эффекта из-за эмиссии парниковых газов при относительно малом вкладе солнечной активности, кажется довольно естественным. Ибо, если не парниковый эффект, то что же тогда?

Это мой вопрос, и он скорее риторический. По сути, однако, именно таково мнение многих специалистов, рискну сказать большинства специалистов, хотя статистическими данными не располагаю и понимаю, что подобные вопросы голосованием не решаются. Так или иначе, в качестве примеров процитирую мнения нескольких известных специалистов, которые либо имели непосредственное отношение к исследованиям влияния изменений солнечной активности на глобальную температуру, либо занимают высокие позиции в данной области науки и хорошо знакомы с результатами этих исследований.

Неоднократно упомянутый выше Ричард Уиллсон писал, что, обнаруженные им в проекте ACRIM изменения TSI не ставят под сомнение доминирующую роль атмосферной двуокиси углерода в глобальном потеплении, но все же указывают на, что вклад солнечной радиации может быть заметным, и его следует принимать во внимание.

Роберт Кахалан (Robert Cahalan), руководитель лаборатории исследований климата и радиации космического центра Института Годдара и участник проекта SORCE считает, что в последние 20 — 30 лет доминирующую роль в изменениях климата играли парниковые газы.

Примерно в том же духе высказался и Джеймс Хансен (James E. Hansen), директор Института Годдара NASA. Высоко оценивая достижения Уиллсона, он тем не менее полагает, что зарегистрированное повышение солнечной постоянной слишком мало, чтобы играть определяющую роль в нынешнем глобальном потеплении, но может оказаться существенным в долгосрочной перспективе.

Владимир Катцов — Директор Главной Геофизической Обсерватории имени А.И. Воейкова в (Россия, Санкт-Петербург) в одном из интервью: «Конечно, Солнце определяет климат на нашей планете, но, когда мы говорим об изменении климата, а не о самом климате, роль колебаний солнечной активности невелика. …… Бо́льшая часть глобального потепления, наблюдающегося с середины XX века, с высокой вероятностью связано с антропогенным воздействием, то есть с хозяйственной деятельностью человека. Это современный уровень понимания происходящего».

В 2010 году в журнале Reviews of Geophysics опубликована многостраничная обзорная статья [17], группы из пятнадцати авторов США, Великобритании, Германии и Швейцарии, работающих в различных центрах, где ведутся исследования Солнца, атмосферы, климата и т.д. В обзоре подробно анализируются практически все аспекты указанной проблемы. Авторы пишут, что, несмотря на сохраняющиеся неопределенности в количественных оценках эффектов солнечной радиации, эти эффекты существенно меньше антропогенных. Также они рассказывают о том, что предпринятые попытки создания климатических моделей показали, что модели могут воспроизвести климат позднего периода двадцатого века только если наряду с солнечной радиацией и действием вулканов в модель заложены антропогенные факторы.

Автор другой обзорной статьи — Джоанна Хай (Joanna Haigh), профессор отделения физики атмосферы Имперского Колледжа Великобритании, в недалеком прошлом вице-президент королевского метеорологического общества. Вывод ее статьи [18] состоит в том, что в нынешнюю эпоху вариация падающей на Землю солнечной радиации может оказывать заметное воздействие на климат в тех или иных регионах, но в глобальном масштабе это воздействие, по-видимому, значительно слабее, чем эффект от повышения коцентрации парниковых газов.

Я мог бы назвать еще много публикаций, содержащих оценки, аналогичные приведенным, но, думаю, примеров достаточно, и они довольно типичны. Все авторы, чьи мнения я процитировал, являются специалистами высокого класса. Их компетентность в обсуждаемой теме не подлежит сомнению. Как мы видим, сомнений в возможности изменений климата под влиянием антропогенных факторов никто из них не выражает. Более того, практически все они считают, что во второй половине обсуждаемого временного диапазона эти факторы, скорее всего, доминируют. Однако говорят об этом осторожно, аккуратно, в вероятностных терминах. Никто не отрицает и влияния изменений солнечной активности на климат, они лишь полагают, что в данный период оно оказалось относительно слабым, слабее чем эффект от увеличения концентрации парниковых газов.

Противники этой точки зрения, насколько мне известно, не предлагают других, альтернативных объяснений повышения температуры, а высказывают подозрения, что на самом деле существенного повышения глобальной температуры в этот период не было. То есть с нижней частью кривой на графике Рис. 11 они согласны, а с верхней не согласны: она, мол, является результатом либо погрешности измерений, либо фальсификации.

Есть ли какие-либо серьезные основания для подобных подозрений, кроме идейной убежденности, что никакого существенного потепления и вообще изменения климата из-за человеческой деятельности нет и не может быть? Можно назвать два эпизода (или две истории), которые явно способствовали усилению подозрений и дали повод некоторым публицистам писать об этих подозрениях как о доказанных фактах.

  1. В 80-х — 90-х годах обнаружились расхождения результатов измерений глобальной температуры с помощью спутников в тропосфере с результатами наземных измерений. Измерения со спутников не показывали существенного роста температуры. Естественно, у критиков концепции GW сразу возникло предположение, даже убеждение, что спутниковые измерения дают более точное значение температуры, чем наземные. Это убеждение было подхвачено многими политиками и журналистами. Однако если говорить о квалифицированных критиках, критиках — специалистах, то их немного. Наиболее квалифицированный и активный критик — это Рой Спенсер (Roy Warren Spencer) — ведущий специалист из университета Алабамы в Хантсвилле (University of Alabama in Huntsville), являвшийся научным руководителем разработки микроволновых радиометров для спутников NASA. Публикации Спенсера (например, [19]) послужили основой утверждений о большей точности и надежности спутниковых данных по сравнению с данными наземных измерений. Замечу также, что Рой Спенсер является автором множества статей и книг, основным содержанием которых является критика концепции антропогенного GW. Он — один из тех, кто, можно сказать, специализируется на этой критике.
  2. Вторая история — это так называемый Climategate, то есть громкий скандал, возникший в конце 2009 года, когда неизвестными хакерами была взломана электронная почта группы климатологов из Университета Восточной Англии. Среди тысячи похищенных e-mails были обнаружены такие, которые якобы свидетельствовали о том, что эти климатологи совместно с коллегой из Пенсильванского университета США Майклом Манном занимались манипуляциями с экспериментальными данными, подгоняя реальные цифры под желаемую температурную зависимость. В этом случае для критики и осуждения высокой квалификации не требовалось, и в качестве критиков и обличителей выступали все, кому ни лень.

Обвиняемые отвергали обвинения. По поводу расхождения спутниковых данных с земными доказывали, что температурные данные, полученные на Земле более надежны; что основной причиной расхождений является специфические особенности спутниковых измерений и временной дрейф орбиты спутника; что спутниковые данные следует определенным образом корректировать, после чего они приходят в согласие с земными. Довольно убедительные, на мой взгляд, объяснения происхождения погрешности спутниковых измерений и аргументы в пользу коррекции приведены в публикациях Бена Сантера (Benjamin D. Santer), климатолога-исследователя из Лоренс Ливемор Национальной Лаборатории (Lawrence Livermore National Laboratory) [20].

По второму пункту фигуранты Климатгейта утверждали, что слова из e-mails были вырваны из контекста и намеренно неверно истолкованы. Университеты, где служили обвиняемые климатологи, агентство по охране окружающей среды США и комитет по науке и технике при палате общин Великобритании создавали комиссии, анализировали работы, подозреваемые в обмане, но не усмотрели признаков намеренной фальсификации или сокрытия данных (или не очень хотели усмотреть?). Однако, как это бывает в подобных случаях, отмыть запачканную репутацию обвиняемых, очень нелегко, а может быть и невозможно.

О Климатгейте и других коллизиях, связанных с методикой корректных измерений глобальной температуры и достоверности имеющихся данных, и вообще о том, каков в настоящее время тренд глобальной температуры, я надеюсь более подробно поговорить в следующей части.

Что же касается вопроса, поставленного в заголовке данного раздела: что является причиной нынешнего потепления — солнечная активность или антропогенная эмиссия парниковых газов, то мне кажется, что, несмотря на сохраняющиеся разногласия и сомнения, позиция сторонников антропогенной версии сегодня выглядит убедительнее. Однако не будем спешить с окончательными выводами. В последней, четвертой главе второй части мы расссмотрим еще одну важную часть экологической и климатической системы Земли — океан. А заодно поближе познакомимся еще с одним ученым, чьи работы и публикации занимают важной место в истории исследований глобального потепления.

Литература к главе 3

  1. E. Walter Maunder (August 1, 1894) «A prolonged sunspot minimum,» Knowledge, 17: 173-176.
  2. Eddy, Jack A. (1976). «The Maunder Minimum.» Science 192: 1189-1202.
  3. Minze Stuiver and Hans E. Suess. On the Relationship Between Radiocarbon Dates and True Sample Ages. — Radiocarbon, Volume 8, January 1966, pp. 534-540
  4. Suess, Hans E. (1968). «Climatic Changes, Solar Activity, and the Cosmic-Ray Production Rate of Natural Radiocarbon (in Mitchell, Ed., Causes of Climate Change, 1965 Conf.).» Meteorological Monographs 8(30): 146-50.
  5. Henrik Svesmark. Influence of Cosmic Rays on the Earth’s Climate. Danish National Space Center.
  6. John A. Eddy. Climate and the changing sun. — Climatic Change, June 1977, Volume 1, Issue 2, pp 173—190.
  7. John A. Eddy. The historical record of solar activity. — Proc. Conf. Ancient Sun, 1980, 119–134.
  8. Kondratyev K. Ya. and Nikolsky G.A. «Solar Radiation and Solar Activity.» — Quarterly J. Royal Meteorological Society. (1970), 96: 509-22.
  9. C. Frohlich and R. W. Brusa. Solar Radiation and its variation in time. — Solar Physics 74 (1981) 209–215.
  10. Willson, R.C., (1973a). Active Cavity Radiometer — J. Appl. Optics, 12, P. 810; (1973b), New radiometric techniques and solar constant measurements — J. Solar Energy, 14, P. 203
  11. Willson, R.C., (1997) Total Solar Irradiance Trend During Solar Cycles 21 and 22, Science,
  12. Willson, R.C. and A.V. Mordvinov. (1999) Time-frequency analysis of total solar irradiance  variations — Geophys. Res. Lett. 26, pp. 3613-3616; (2003) Secular total solar irradiance trend during solar cycles 21 — 23 — Geophys. Res. Lett., Vol. 30, No. 5, p 1199
  13. Nicola Scafetta, Richard C. Willson. ACRIM-gap and TSI trend issue resolved using a surface magnetic flux TSI proxy model. — Geophys. Res. Lett., 2009, Vol. 36, No. 5, p
  14. Robert B. Lee and Robert S. Wilson. Earth Radiation Budget Satellite (ERBS) Total Solar Irradiance Measurements 1984 — 2003 — NOAA web site.
  15. T. Wenzler, S. K. Solanki, N. A. Krivova. Reconstracted and measured total solar irradiance. Geophys. Res. Lett. V. 36, Issue 11, 2009.
  16. C. Frohlich. Absolute Accuracy of Total Solar Irradiance Measurements in Space. —
  17. L. J. Gray, J. Beer, M. Geller, J. D. Haigh, M. Lockwood, K. Matthes, U. Cubasch,
  18. Fleitmann, G. Harrison, L. Hood, J. Luterbacher, G. A. Meehl, D. Shindell, B. van Geel and W. White. Solar Influences on Climate.
  19. Joanna Haigh. Solar Influences on Climate — Imperial College London, Grantham Institute for Climate Change, Briefing Paper No 5, 2011.
  20. Roy W. Spencer and John R. Christy. Precise Monitoring of Global Temperature Trends from Satellites — Science 247, 1558 (1990).
  21. Ben Santer, Carl Mears. A Response to the “Data or Dogma?” hearing. — Web site Skeptical Science, January 17, 2016.

Примечания

[1] Джозеф Генри считался одним из величайших американских учёных со времён Бенджамина Франклина. Создавая магниты, Генри открыл новое явление в электромагнетизме — самоиндукцию. Работы Генри по электромагнитным реле были основой для электрического телеграфа, изобретённого Сэмюэлем Морзе. С 1968 года до конца жизни Генри был бессменным президентом Национальной Академии наук США. В честь Джозефа Генри названа единица индуктивности в Международной системе единиц (СИ) — «генри».

[2] Minze Stuiver сначала работал в Гронингенском университете в Голландии, затем в Йельском и затем в Вашингтонском университете в Сиэтле

[3] Д-р физ.-мат. наук А. В. Мордвинов является руководителем лаборатории солнечной активности Института Солнечно-Земной Физики Сибирского Отделения Российской Академии Наук.

[4] Robert Hutchings Goddard (1882–1945) — американский инженер, физик и изобретатель, построивший первую в мире ракету на жидком топливе. Ракета была успешно запущена 16го Марта 1926 года, открыв эру космичкских полетов и иннноваций.

(продолжение следует)


Статья просматривалась 840 раз(а)

Виталий Шрайбер: Глобальное потепление: история в лицах и фактах: 8 комментариев

  1. Igor Troitski

    Спасибо! Интересно. Во многом согласен с Ильёй Гинзбургом. Жду продолжение.

  2. Илья Гинзбург

    Меня не оставляет впечатление, что все рассматриваемые подходы идейно не отличаются от попыток описать жизнь клетки, основываясь на законах квантовой механики. Климат, погода определяются множеством факторов, и выделение небольшого числа главных вряд ли возможно. Для меня ясно, что продуктивное описание должно быть феноменологической теорией, не противоречащей фундаментальным законам и работающей в неизвестных пока ограничениях. На этом фоне я с б’ольшим доверием отношусь к теориям, описывающим глобальную эволюцию климата за тысячи лет — несмотря на очевидную неточность известных данных. Меня удивляют также успехи феноменологического описания супругов Дьяковых из Кузбассса в 1960-е г. (их критиковали с той точки зрения, что они многое не учитывают, и их прогноз не должен быть возможен — по постановлению оппонентов, а как будто у них получалось)

    1. Виталий Шрайбер

      Илье Гинзбургу.
      Уважаемый Илья, я согласен, что климат и погода определяются множеством факторов. Разумеется не все они в настоящее время достаточно хорошо исследованы. Не исключено, что существуют и такие, о которых сегодня вообще неизвестно. Ну и что? Не надо стараться их изучать? Вам чем-то не нравятся те подходы к исследованию климата, которые упоминаются в моих публикациях? Я, разумеется, не считаю, что дал исчерпывающие описания теоретических и экспериментальных подходов даже для того очень ограниченного круга вопросов, которые рассматривал.
      Или же Вы вообще считаете бесперспективными попытки применения теории и методов современной физики к изучению климата? На эту мысль меня наводит Ваше утверждение, что «продуктивное» описание должно быть феноменологическим (или что именно феноменологическое описание является «продуктивным»?).
      По-моему, наоборот. Феноменологические описания каких-либо явлений природы естественно возникают, когда не получается хорошо объяснить эти явления из-за недостатка данных, незнания каких-то законов, неразвитости теории и т. п. Тогда приходится довольствоваться чисто описательным, то есть феноменологическим подходом. На протяжении многих лет, примерно до середины 20-го века климатология, как и метеорология, в основном, только такими подходами и располагали. Может быть Вы считаете, что климат в принципе непознаваем? Но тогда при чем тут продуктивность?
      По-моему, когда в область климатологии начали внедряться методы современной физики, химии, техники, математики и пр., изучение климата и смежных проблем стало более продуктивным. Хотя, разумеется, очень многое остается непонятым, неизученным. Но есть заметный прогресс. А вы предлагаете вернуться на сто лет обратно, никаких теорий не строить, отказаться от спутниковой метеорологии, радиоизотопного датирования, лазерного зондирования, компьютерного моделирования и др.? Или я Вас неправильно понял?
      Виталий

    2. Виталий Шрайбер

      Дополнение к ответу Илье Гинзбургу.
      Уважаемый Илья, поскольку еще один читатель (Игорь Троицкий) согласился с Вашей точкой зрения, я перечитал Ваш отзыв и свой ответ и решил кое-что добавить.
      1) В Ваших рассуждениях мне не хватает конкретики. Вы пишите о попытках «описать жизнь клетки, основываясь на законах квантовой механики». Попытки эти Вам не нравятся. Что это за попытки? В чем их порочность? Какие подходы, описанные в моих публикациях, «идейно не отличаются» от этих попыток? Неясно. (От обсуждения применимости квантовой механики в клеточной биологии я воздержусь).
      Вы пишите «Я с б’ольшим доверием отношусь к теориям, описывающим глобальную эволюцию климата за тысячи лет». С б’ольшим доверием по сравнению с чем? Какие теории, по-вашему, заслуживают меньшего доверия? Опять неясно.
      2) В моей статье в № 11 (92) я расказывал об исследованиях образцов океанских рифов и донных отложений, образцов льда, полученных сверхглубоким бурением ледников в Гренландии и Антарктиде. Результаты этих исследований как раз содержат информацию об изменениях климата в течение тысяч, десятков тысяч и даже сотен тысяч лет, и используются сейчас для построения климатических теорий. Не знаю, эти ли теории Вы имели в виду, но мне кажется, что теории, построенные на основе данных, добытых с применением столь сложной современной техники и изощренного анализа, едва ли можно называть феноменологическими.
      3) Поскольку Вы упомянули супругов Дьяковых из Кузбассса, мне неизвестных, я заглянул в Википедию. Если верить тому, что там написано, Анатолий Васильевич Дьяков был местным метеорологом и, по отзывам земляков и другим свидетельствам, действительно очень хорошо умел предсказывать погоду, а также наступление атмосферных стихийных бедствий. Настолько хорошо, что в это трудно поверить. Вместе с тем, Дьяков не был самоучкой, совершавшим открытия на базе таинственных озарений. Это был ученый с университетским физико-математическим образованием, автор ряда книг и статей и даже член астрономического общества Франции. А объектом его исследований было Солнце. В условиях провинции он сумел построить «Гелиометеоро-логическую обсерваторию», так что его называли «солнцепоклонником». И свои предсказания делал на основе именно наблюдений за Солнцем. Так что подход, видимо, у него был вполне научным, не знаю, чисто феноменологическим или более сложным. Однако после его смерти в 1985 году обсерватория не сохранилась, и свои знания и опыт Дьяков никому не передал. Замечу все-таки, что Дьяков, судя по всему, предсказывал погоду, но не климат.
      Виталий Шрайбер

  3. Виталий Шрайбер

    Эдуарду Шехтеру.
    Уважаемый Эдуард, спасибо за информацию. Может быть, она пригодится мне в дальнейшем. Я действительно упомянул, что не смог обнаружить работ К. Я. Кондратьева, касающихся измерений мощности солнечного излучения со спутников, и был этим слегка удивлен и разочарован. Я помнил, что К. Я. и его сотрудники имели дело с космическими исследованиями, спутниковыми измерениями. (Помнил весьма смутно, т. к. работал в то время на другой кафедре и был очень далек от этой тематики). Поэтому, обнаружив ссылку на измерения с помощью аэростатов, ожидал, что вслед за этим найду ссылку и на спутниковые измерения. Увы, не нашел.
    Однако это не было для меня принципиально важным. Главная задача серии моих публикаций на сайте 7 искусств – это рассказ об истории исследований парникового эффекта земной атмосферы и влияния антропогенных эффектов на климат. Поскольку вопрос о возможности такого влияния продолжает оставаться дискуссионным, я считал своим долгом по возможности рассказать и о других – «естественных» — механизмах изменений климата Земли, на фоне которых проявляются (или не проявляются) антропогенные эффекты. Один из важнейших механизмов – изменения потока солнечного излучения. Я старался рассказать об этом корректно, по возможности коротко, в доступной форме. Ну и так, чтобы это было интересно читателям. Не знаю насколько я в этом преуспел. Дать полный обзор всех работ, упомянуть всех авторов я, конечно, не стремился, хотя всегда рад, если есть возможность упомянуть достижения российских ученых, особенно коллег по Ленинградскому Университету. Кстати, Биненко – мой однокурсник.
    В любом случае спасибо. Буду рад, увидеть Вашу публикацию.
    Всего доброго. Виталий Шрайбер

    1. Сильвия

      Виталий Шрайбер
      25.01.2018 в 01:23
      Я старался рассказать об этом корректно, по возможности коротко, в доступной форме. Ну и так, чтобы это было интересно читателям. Не знаю насколько я в этом преуспел.
      ——————————————————-
      Я полагаю, Вы вполне преуспели. Даже я — полный ноль в теме — не только прочла все, но и прочла с интересом. Жду продолжения.

  4. Eduard Schechter

    Уважаемый Виталий, рассказывая об исследованиях К. Я. Кондратьева, Вы посетовали на недостаток опубликованного материала об исследовании атмосферы из космоса. Я думаю, что Вам могли бы помочь бывшие сотрудники К. Я. Я вспоминаю, что мой тесть Ю. И. Рабинович, фактический зам Кондратьева в отделе ГГО, принимавший участие в экспенименте «Беринг», рассказывал, как он обучал космонавтов обращению с аппаратурой по измерению атмосферы, был знаком с Гагариным. С одним из сотрудников К. Я. , В. В. Мелентьевым, профессором Санкт-Петербургского государственного университета аэрокосмического приборостроения (ГУАП), доктором физико-математических наук,я собирался подготовить статью для 7 исскусств об К. Я. и экспериенте «Беринг». Я думаю, что у Вас достаточно личных контактов, но если это интересно, то я могу посодействовать. Эдуард Шехтер ed.shekhter @ gmail.com

  5. Игорь Ю.

    А я всё жду, когда же про океан и течения, оказалось — в следующем номере. Ну, прямо, как детектив с продолжением. Но — шутки в сторону — замечательная книга.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

AlphaOmega Captcha Mathematica  –  Do the Math