Остановить или отклонить ураган от его пути – задача чрезвычайно сложная. Обычно ураган содержит невероятное количество энергии. Только энергия ветра в урагане составляет примерно половину энергии, выработанной за год всеми электростанциями мира. Энергия, которую ураган высвобождает, образуя облака, в двести раз больше годового мирового потребления электричества, а тепловая энергия урагана эквивалентна тому, как если бы 10-мегатонная атомная бомба взрывалась каждые 20 минут, что в 700 раз больше, чем атомная бомба, сброшенная в 1945 году на Хиросиму. А теперь подумайте о том, насколько больше энергии в ураганах 4 и 5 категории, например, «Катрине» или «Ирме».
Попытки бороться с ураганами начались в 1940-е годы, когда ученые США заинтересовались возможностью ослабления бурь с помощью ледяных кристаллов. Исследования получили название проекта «Циррус». В 1947 году самолет вылетел на побережье штата Джорджия, чтобы сбросить на ураган сухой лед. Физические процессы здесь те же, что и при вызывании дождя: в ядре урагана должно образоваться больше снега и льда, что теоретически приведет к снижению энергии и ослаблению этого циклона. Хотя тот ураган действительно изменил свой маршрут, «Циррус» никак на это не повлиял. Никаких результатов представить не удалось, поэтому проект заморозили.
После того как в конце 1940-х и в 1950-х годах на США обрушился ряд опустошительных ураганов, правительство страны загорелось идеей вернуться к попыткам их модификации, и действующий на тот момент президент Дуайт Эйзенхауэр[23] создал комиссию по исследованию этого вопроса. В 1962 году был учрежден проект «Стормфьюри», участие в котором принимали ученые из Национальной научно-исследовательской лаборатории по ураганам и Центра вооружений ВМФ США. Идея была примерно такая же, как и у проекта «Циррус», но в распоряжении команды «Стормфьюри» оказались более передовые технологии засева облаков и методы распределения засева внутри урагана. План состоял в том, чтобы распылить в больших количествах частицы иодида серебра вокруг «глаза бури». После тестирования и дальнейших исследований в 1969 году участники проекта засеяли ураган «Дебби», что привело к ослаблению ветра на 15–30 %. Однако очень сложно было с уверенностью сказать, стало ли ослабление ветра прямым результатом засева или же произошло естественным образом в связи с изменившимися природными условиями. Проект «Стормфьюри» закрылив 1980 году.
Первые попытки остановить бурю не принесли результатов и в конце концов были оставлены, однако до сих пор при каждой серьезной угрозе урагана продолжаются требования что-то предпринять, чтобы не допустить возможных разрушений. Некоторые даже предлагают сбрасывать на ураган бомбы. Проблема, однако, в том, что, поскольку энергия урагана в несколько раз выше энергии атомной бомбы, это ни к чему не приведет – разве что ураган немного разогреется. Кроме того, тем самым будет создан ядерный ураган, который вызовет радиоактивный дождь и уничтожит все экосистемы, да и нас заодно!
Итак, засев ураганов и сбрасывание на них бомб вряд ли сработают. Возможно, лучшим способом будет управление ураганом на том этапе, на котором он еще не накопил достаточно энергии. Для этого нужно обратить внимание на области, где формируются ураганы, и понять, как мы можем изменить здесь температуру, влажность, скорость и направление ветра. Обдумав эту идею, известный шотландский профессор Стивен Солтер предложил остужать океан в тех областях, где ураганы начинают серьезно усиливаться. Он предполагает, что при температуре поверхностных вод ниже критических 26 °C снизится и тепловая энергия, так что ураганы будут более слабыми. Профессор разработал «раковину Солтера» – насос, использующий энергию волн и перемешивающий воду в океане так, чтобы более теплая вода уходила с поверхности в морские глубины. Однако предполагается, что для достижения цели таких насосов потребуется несколько сотен, а то и тысяч. Поэтому, несмотря на научную обоснованность проекта, имеются серьезные сомнения в его реализации.
Профессор Солтер также предложил способ слегка осветлять облака в области образования ураганов. Этот метод напоминает схемы засева облаков в проектах «Циррус» и «Стормфьюри», но идея состоит в том, чтобы на пути урагана распылять в небо аэрозоли с радиоуправляемых лодок. Это должно осветлить облака и повысить их отражающую способность, что, в свою очередь, сократит количество солнечного света, достигающего поверхности моря, и следовательно, снизит температуру.
Ураганы могут наносить многомиллионный и даже многомиллиардный ущерб, так что вкладывать деньги в технологии, призванные снизить их интенсивность или отклонить их от маршрута, вовсе не кажется безумием. Однако, судя по всему, нам еще долго не удастся обрести контроль над этими мощными погодными системами, так что, возможно, сейчас лучше вкладывать средства в прогнозирование ураганов, предупреждение о них и снижение ущерба.
Каков прогноз на ядерную зиму?
В конце 1970-х – начале 1980-х годов, в разгар холодной войны, существовало геополитическое напряжение между СССР (восточным блоком) и США и их союзниками из Западной Европы (западным блоком). Риск ядерной войны был чрезвычайно высок. Каждая из сторон обладала ядерным арсеналом, и угроза его использования висела в воздухе.
Наука и история уже показали нам, что происходит с городом, на который сбрасывают атомную бомбу. Ядерные бомбы фактически приносят на Землю кусочек Солнца, причем за долю секунды. Взрывная и тепловая волны атомной бомбы разрушают здания и убивают всю жизнь вокруг, а затем начинают выпадать радиоактивные осадки: радиация воздействует на все живое в нескольких километрах от зоны поражения, а с меньшим эффектом – на весь мир, по мере того, как радиоактивная пыль и облака разносятся ветром. Все мы представляем себе разрушения, которые может нанести такое оружие, но никто обычно не думает о долгосрочных климатических последствиях атомной войны. Вы, впрочем, вероятно, уже представляете себе планету с опустевшими городами, где вечно холодно и темно. В начале 1980-х годов было снято несколько фильмов и телесериалов, изображавших постапокалиптическое будущее в мире, где бушевала ядерная война. Однако полная картина такой катастрофы выглядела бы намного ужасней, чем когда-либо воссоздавали в кино.
Концепция ядерной зимы возникла в начале 1980-х годов, когда Геофизический союз США провел совещание по вопросу климатического эффекта атомной войны. Забудьте ненадолго о взрывной волне и радиации в момент падения бомбы на город. Взгляните на следующий отрезок времени. По всему пораженному району будут полыхать огромные пожары, в атмосферу начнет поступать большое количество дыма, часть которого, скорее всего, проникнет в нижние слои стратосферы. Поскольку в стратосфере нет дождевых облаков, возможности «вымыть» оттуда частицы дыма нет – он останется там надолго. Почему это важно? Предполагалось, что даже небольшое количество дыма в верхних слоях атмосферы снизит количество солнечной энергии, то есть солнечного света, попадающее на поверхность Земли, и в результате наступит глобальное похолодание. Простая физика.
Климатологи, знакомые в то время главным образом с последствиями извержений вулкана, считали, что могут применить уже разработанные модели климата для исследования эффектов ядерной зимы. Эти модели предполагали выброс в атмосферу большого количества аэрозольных частиц и серной кислоты при извержении вулкана, так что ученые просто заменили эти выбросы дымом, как от массированных пожаров.
Одна из самых поразительных компьютерных симуляций сценария ядерной зимы была выполнена группой американских ученых, оценивавших последствия возможной ядерной войны между Индией и Пакистаном. В начале 1980-х годов оба государства располагали примерно 50 атомными бомбами вроде той, что уничтожила Хиросиму. Исходя из этих данных, модель должна была рассчитать, сколько дыма поднимется в атмосферу в результате масштабной войны с применением всех бомб. Предполагалось, что в атмосфере окажется 5 миллионов тонн дыма – такое количество, разумеется, со временем воздействует на всю планету. Будут наблюдаться региональные различия в изменении температур, однако во всех странах без выхода к морю установится температура ниже нуля. На Земле станет темнее, разрушится озоновый слой, и до поверхности будет доходить значительно больше ультрафиолетового излучения. Серьезно пострадают флора, фауна и природные экосистемы. После публикации данных этой модели все больше людей стали понимать глобальные последствия ядерной войны и осознавать, что страна, развязавшая ее, фактически убивает не только противника, но и себя.
Но почему мы должны доверять таким моделям? Давайте вернемся к вулканам, раз уж ученые начинали свои расчеты с них. В апреле 1815 года произошло крупное извержение вулкана Тамбора в Индонезии. На тот момент это было самое значительное извержение за всю историю наблюдений. Хотя оценки разнятся, считается, что погибло около 70 тысяч человек. Огромное количество пепла попало в атмосферу и разлетелось по всей планете, что оказало значительное влияние на климат. На следующий год температура в мире упала в среднем на 0,4–0,7 °C. Кажется, что это совсем немного, но эффект был очень значительным: 1816 год вошел в историю как «год без лета». Это была сельскохозяйственная катастрофа: по всему Северному полушарию случился неурожай, не хватало еды. Хотя «год без лета» стал результатом природной катастрофы, основной принцип – попадание в атмосферу огромного количества дыма, пепла и диоксида серы, заслоняющих солнечный свет и снижающих общемировую температуру – такой же, как и в случае потенциальной ядерной зимы.
Несмотря на все разногласия времен холодной войны, американские и русские ученые в начале 1980-х годов представили сценарии наступления ядерной зимы тогдашним главам СССР и США – Михаилу Горбачеву и Рональду Рейгану. Те изучили исследования и вняли призывам. Рейган даже официально заявил, что массовое применение ядерного оружия уничтожит Землю. В результате последовало сокращение ядерного вооружения с обеих сторон, было подписано несколько договоров, обязывающих обе державы сократить ядерный арсенал. С тех пор он неуклонно снижается во всем мире, но, к сожалению, в то же время увеличивается количество государств, которые обладают ядерным оружием. Недавние исследования с применением уточненных по сравнению с началом 1980-х годов моделей климата принесли те же результаты: проблема никуда не делась.
Может ли модификация климата спасти планету?
Методы модификации климата, такие как вызывание дождя, позволяют некоторым странам восполнять локальный недостаток воды, хотя, как мы уже отмечали в отношении Китая, существуют и более масштабные проекты. Предпринимаются и другие попытки изменять погоду, например, вмешиваться в распространение ураганов, шквалов с градом, туманов, однако сейчас мы вступаем в ту эпоху, когда изменение климата ощущается в глобальном масштабе. Ученые требуют как можно быстрее сократить выбросы углекислого газа и добиться того, чтобы мировые температуры не превышали значения, после которого начнут сказываться долгосрочные масштабные эффекты глобального потепления. Все мы надеемся, что правительства всех государств изменят свою политику и начнут сотрудничество в деле спасения нашей планеты. Многие считают, что и этого недостаточно, поэтому становятся инженерами-экологами. Можно ли остановить повышение температуры инженерными методами и уберечь планету от необратимого вреда?
Сейчас обсуждается несколько вариантов прекращения глобального потепления или даже снижения температуры. Среди самых безумных предложений – отодвинуть Землю подальше от Солнца или разместить в космосе огромные зеркала, которые будут отклонять солнечное излучение. То и другое, разумеется, выглядит сюжетом из научной фантастики. Однако в идее установки в космосе гигантских зеркал есть и рациональное зерно: облака в атмосфере – это естественные отражатели поступающего на Землю солнечного излучения. Чем белее и ярче эти облака, тем больше их отражательная способность, что понижает температуру на поверхности Земли. Один из проектов предусматривает опрыскивание облаков над морем тонким аэрозолем из морской воды. Особенно удачным это может оказаться в полярных районах: полюса охладятся, а подъем уровня моря остановится. Токсичных химических веществ для этой цели не требуется, и цена проекта кажется сравнительно приемлемой. Однако такое вмешательство может сильно сказаться на региональных режимах погоды и привести к сокращению осадков, так что оценивать такой тип модификации погоды следует с осторожностью: нужно сперва доказать, что преимущества перевесят недостатки.
Еще один вариант снижения общемировой температуры – искусственно воспроизвести все, что происходит в естественных условиях при извержении вулкана. История неопровержимо доказывает, что крупные вулканические выбросы приводят к похолоданию во всем мире. После извержения филиппинского вулкана Пинатубо в 1991 году в стратосфере оказалось множество частиц пыли, пепла и аэрозолей, что привело к снижению общемировой температуры на полградуса в последующие два года. Кажется, что этого маловато, но не стоит забывать, что потепление сейчас составляет полтора градуса по сравнению с доиндустриальным уровнем, так что снижение на полградуса достаточно значительно. Вопрос, однако, состоит в том, можно ли впрыснуть в атмосферу аэрозольные частицы, которые окажут такое же воздействие и приведутк снижению общемировой температуры. Теоретически мы можем направить в стратосферу достаточное количество оксида серы, который образует аэрозоли, отражающие солнечный свет обратно в космос. И это действительно снизит общемировую температуру. Но разумно ли закачивать в атмосферу парниковые газы, чтобы нивелировать воздействие других парниковых газов, да еще без полного понимания возможных побочных эффектов?
Вероятно, наиболее разумная на данный момент идея модификации климата, получающая все большее распространение среди инженеров, – это непосредственная фиксация двуокиси углерода в воздухе. Фиксация двуокиси углерода – не новая идея. Многие заводы и фабрики, испускающие парниковые газы, используют технологию фиксации двуокиси углерода, которая удаляет из выбросов в атмосферу углекислый газ. После этого он либо поступает в хранилище, либо продается для иных целей. Хотя это позволяет сократить выбросы углекислого газа в атмосферу, процесс все равно связан со сжиганием ископаемого топлива и только замедляет неизбежное повышение общемировой температуры: углекислого газа в атмосфере не становится больше, но его содержание и не убывает. Нам же нужно разработать процесс сокращения содержания двуокиси углерода в атмосфере. И вскоре это может стать реальностью: уже почти готова технология, где, если упрощать, используются огромные вентиляторы, которые всасывают воздух, удаляют оттуда углекислый газ и возвращают воздуху же очищенным. Пока, однако, технология работает для небольших объемов и нуждается в масштабировании.