Розвиток ідей регіонального та планетарного покращення клімату
Російська
На жаль, цей запис доступний тільки на
Російська.
К сожалению, эта запись доступна только на
Російська.
For the sake of viewer convenience, the content is shown below in the alternative language. You may click the link to switch the active language.
Открытие почти никогда не делается сразу. Оно лишь последняя ступенька той длинной лестницы, которая создана трудами очень многих.
А. Е.Ферсман
Первые работы человека по преобразованию природы, в том числе и микроклимата, восходят к глубокой древности, ко времени, когда он прорыл первый арык для орошения возделываемой им земли. Ныне ежегодный прирост орошаемых земель, т. е. преобразование пустынь, полупустынь и сухих степей в плодородные земли, по всему земному шару исчисляется сотнями тысяч гектаров. Оросительные каналы прокладываются на сотни километров. Величайший из них — Каракумский, протяженностью 1440 км, ныне уже действующий почти на всем своем пути, — назван народами СССР «Рекой Жизни».
О первых опытах использования энергии рек в нашей стране свидетельствует летопись XVI в. Она описывает смелую для того времени попытку некоего псковитянина — использовать энергию такой крупной реки, как Волхов, для мукомольной мельницы. Ныне ежегодный ввод гидроэлектростанций на всех реках мира определяется в несколько миллионов киловатт.
Гидросооружения для транспортных целей появились позже. Названия населенных пунктов — Вышний Волочек, Волоколамск, Волокитино, Переволоки и другие — напоминают о межбассейновых речных связях на водораздельных участках с помощью волока судов. Попытке ПетраПервого построить канал между Волгой и Доном помешала сдача Азова. Но связь между Волгой и Балтикой, диктовавшаяся потребностями только что основанного и быстро развивавшегося Петербурга, осуществилась. Был прорыт канал между Тверцой — притоком Волги — и Цной, впадающей в озеро Ильмень, которое через Волхов и Ладожское озеро получило связь с Невой и через нее с Балтикой; длина канала равнялась 3,3 км, а ширина камер его шлюзов всего лишь 2,8 м (!). Ныне осуществлены внутриконтинентальные водные пути, соединяющие Белое, Балтийское, Азовское, Черное и Каспийское моря. По ним возможен проход морских судов водоизмещением 5000— 7000 т. США и Канада построили глубоководный путь по реке св. Лаврентия протяженностью 1240 км, который открыл доступ в Великие озера морским судам водоизмещением до 23 000 т. Предполагается создать внутриконтинентальные водные пути, которые пересекали бы Евразию от Балтики и Черного моря до Тихого океана и от Северного Ледовитого океана до озера Байкала.
Давно уже действуют каналы, обеспечивающие межокеанические связи — Суэцкий, Панамский. Проектируются новые и расширяются старые каналы для пропуска судов более крупных типов.
Проектируются крупномасштабные межбассейновые переброски речного стока с северного склона территории СССР на южный из бассейнов рек Северной Двины, Печоры, Оби и Енисея.
Из международных проектов использования водных ресурсов наиболее крупный — проект «Северо-Американский водно-энергетический союз». Выдвинутый в 1964 г. американской инженерно-консультационной фирмой, он предусматривает частичную передачу воды из девяти крупнейших речных бассейнов Британской Колумбии и Аляски в огромное водохранилище в Скалистых горах на высоте 900 м над уровнем моря. Заполнение искусственного водохранилища произведут десятки насосных станций. Это будет гигантское озеро, напоминающее наш Байкал.
Большая часть воды из водохранилища направится на юг в Калифорнию, Аризону, Техас, Оклахому и северные штаты Мексики. Меньшая часть пойдет на восток через степные провинции Канады и штаты США Дакоту и Миннессоту и далее в Верхнее озеро системы Великих озер. Восточная ветвь обеспечит орошение полей в степных районах Канады и США и создаст внутренний водный путь от Ванкувера на Тихом океане через Великие озера и глубоководный путь св. Лаврентия до Атлантического океана.
Осуществление этого колоссального проекта улучшит водоснабжение семи провинций Канады, 33 штатов США и трех наиболее засушливых штатов Мексики. Объем переброски вод определяется в 214 км3 в год. Реализация проекта оценивается в 100 млрд. долларов. Его можно проводить в жизнь по стадиям. Время полного завершения проекта измеряется 30 годами. По утверждению авторов, это позволило бы удовлетворить все предполагаемые потребности США в воде на ближайшие 100 лет.
Проект получил принципиальное одобрение со стороны комиссии по общественным работам сената США.
Существуют проекты обводнения Сахары морскими и речными водами. Наиболее ранний проект был выдвинут еще в прошлом столетии французским инженером Рудэром. Рудэр предполагал затопить водами Средиземного моря пониженные районы, занятые шоттами (бессточными котловинами), Мельгир и Эль-Гарса. Впоследствии выдвигались и другие проекты. Так, в начале нашего столетия профессор Эшегуайен (Франция) предлагал создать Сахарское море, равное половине Средиземного. Это новое море, по мнению автора, увлажнило бы климат Северной Африки.
Группа итальянских и немецких инженеров предложила обводнить Сахару водами Конго, соорудив на этой реке плотину для создания огромного водохранилища — «моря Конго» площадью 800 000 км2. Отсюда по руслам рек Убанги и Шари перебросить воды в озеро Чад. Новые воды, заполнив озеро, разольются по площади 1300 тыс. км2 и начнут стекать в Средиземное море, образуя «второй Нил».
Реальность проекта сомнительна. Затопление достигнет площади, превышающей 2 млн. км2, а это вызовет слишком обильное испарение. К тому же на территории, которую предполагается затопить, открыты в последнее время крупные месторождения нефти, газа и др.
В 1928 г. немецкий инженер Р. Зергель предложил преобразовать климат Южной Европы и Северной Африки за счет понижения уровня Средиземного моря. Для этого необходимо соорудить плотины в проливах Гибралтара и Дарданелл. Эти плотины изолировали бы Средиземное море от притока атлантических вод, и его уровень понижался бы за счет испарения со скоростью 1,5 м в год. Понижение уровня на 200 м освободило бы земли площадью 600 000 км2. На оставшуюся площадь Средиземного моря, чтобы предотвратить дальнейшие потери от испарения, из Атлантики и Черного моря регулярно перепускались бы воды в объеме, равном испарению. При таком перепуске вод мощность гидроэлектростанций достигла бы 120 млн. квт. В некоторых кругах Западной Европы проект Зергеля до сих пор активно поддерживается, несмотря на крупнейшие его недостатки.
В Западной Германии даже создано специальное учреждение, институт «Атлантропы» по пропаганде проекта Р. Зергеля.
В Индии, Австралии, Объединенной Арабской Республике и в других странах, страдающих от засухи, разрабатываются и осуществляются крупные проекты по орошению земель.
Наряду с этим все чаще и чаще мысль человека обращается к тому, чтобы использовать для тепловой мелиорации климата морские течения. Возникают проекты и узколокальные, и крупнорегиональные, а в последние годы — даже планетарные. Проекты эти касались разных акваторий.
Атлантический сектор
Как мы уже знаем, вдоль восточных берегов США проходят два крупных океанических течения — теплое Гольфстрим с юга на север и холодное Лабрадорское с севера на юг. Холодное течение под влиянием вращения Земли отклоняется вправо и спускается на юг между северо-восточным берегом США и Гольфстримом, образуя между ними «холодную стену». Разница температур между водами «холодной стены» и Гольфстримом достигает 20°. Влияние холодных вод на побережье сказывается до 1500 км южнее залива св. Лаврентия. В целях улучшения термики северо-восточного побережья США предлагались следующие проекты.
В конце 70-х годов Дж. Гудридж предложил перекрыть пролив Белл Айл глухой плотиной. Вход холодных вод в залив св. Лаврентия был бы закрыт, и эта мера, по расчетам автора, исключила бы их холодное влияние на значительный участок восточного побережья США.
В 90-х годах прошлого века инженерами фирмы «Элли Слопер» было предложено перекрыть Флоридский пролив, а теплым водам из Мексиканского залива открыть путь через канал, который надо было бы прорыть в основании полуострова Флориды. Эти воды, по мнению инженеров фирмы, нейтрализовали бы влияние встречного холодного течения. Правительство США утвердило проект, но он был подвергнут уничтожающей критике известным климатологом Кеппеном.
Ливингстон Ройкер выдвинул идею «отсрочить» встречу Гольфстрима и Лабрадора. Для этого место их встречи надо отодвинуть на 400 км в востоку, что снизило бы влияние Лабрадора на охлаждение берегов США. Перенос места встречи Лабрадора с Гольфстримом могла бы выполнить 400-километровая дамба на отмели Ньюфаундлендской банки, ориентированная в восточном направлении. Предполагалось, что это мероприятие увеличило бы и теплосодержание вод Гольфстрима, входящих в Арктический бассейн, а это в свою очередь сначала снизило бы, а потом в отдаленном будущем и уничтожило бы ледяной покров Северного Ледовитого океана.
В 1955 г. Ф. Смолл предложил освободить от льда залив св. Лаврентия путем подъема на поверхность глубинных теплых атлантических вод. Последнее, но мысли автора, могло быть достигнуто воздушным барбатажем или наклонными плоскостями для использования кинетической энергии теплых струй. Автор рассчитывает, что его проект найдет применение в ряде мест северных широт вплоть до Арктического бассейна.
В последние годы К. Ружерон предлагал перекрыть плотинами некоторые проливы в Канадском арктическом архипелаге с тем, чтобы преградить доступ холодных вод и льда из Арктического бассейна в Баффинов залив. В этом случае задержанный сток, по мнению автора, будет сходить через Берингов пролив в Тихий океан. Средняя (январская) температура в Гудзоновом заливе поднимется от —25 до 0°. Освободятся от льда Великие озера и залив св. Лаврентия. На обширных пространствах Канады и северной части США холодный климат будет существенно смягчен.
В 1959 г. Ружерон выступил с идеей перекрытия пролива Девиса (350 км). В этом случае атлантические воды проникли бы в проливы Канадского арктического архипелага, канадские воды полностью освободились от льда, суровый климат Северной Канады был бы смягчен и стал напоминать климат Западной Европы.
Тихоокеанский сектор
Одним из первых проектов по улучшению климата Дальнего Востока и прилегающих областей является проект постройки плотины в Беринговом проливе. Проект был впервые предложен в конце прошлого столетия и, по свидетельству академика П. П. Лазарева, к нему возвращались, неоднократно, выдвигая разные варианты использования Берингова пролива.
Первоначальная цель — прекратить сток холодных вод и льда из Арктического бассейна, так как в то время считалось, что именно этот сток делает Камчатское течение холодным, а оно в свою очередь транспортирует арктический холод в Курильское течение (Ойя-Сиво). Считалось также, что эти холодные течения больше всего охлаждают и наше Приморье, Японские острова и вообще значительную часть восточного побережья Азии. Позже выяснилось, что влияние стока арктических вод на климат восточного побережья крайне незначительно и что относительно теплые воды поступают из Тихого океана в Арктический бассейн. И тогда проект сооружения плотины в Беринговом проливе в корне переосмыслили, плотине было придано новое назначение, прямо противоположное предыдущему. Она должна была прекратить сток теплых тихоокеанских вод в Чукотское море и этим улучшить теплообеспеченность Берингова моря и окружающих пространств. Но оказалось, что и влияние относительно теплых в летний период тихоокеанских вод преувеличено. Оно чувствительно лишь в южной части Чукотского моря.
В 1898 г. Фр. Нансен высказал соображение о том, что если бы сечение Берингова пролива было более широким и более глубоким, то далекое северное продолжение теплого течения Куросио, проходящее через него, получило бы больше простора, обрело большую мощность и дало столько тепла, что «разница между климатами на севере и на юге стала бы несколько менее резкой, чем теперь».
Такой климатический прогноз авторитетнейшего знатока природы арктических стран оживил интерес к проекту. Главное направление мысли было — как искусственно повысить объем тепла в тихоокеанских водах, поступающих в Арктический бассейн?
Профессор Калифорнийского университета Д. Уайт предложил подогревать тихоокеанские воды, поступающие в Берингов пролив, на атомных установках, инженер А. И. Шумилин — комплексно использовать Берингов пролив: прежде всего путем механической перекачки усилить естественный поток тихоокеанских вод через Берингов пролив и этим смягчить климат советской Азии и Северной Америки, а попутно и одновременно проложить через плотину железную дорогу, соединяющую Чукотку и Аляску.
Другие проекты имели характер более частный, но все они диктовались одним — привлечь теплые воды Куросио и улучшить тепловой режим северо-востока азиатского материка.
И. Касаткин в 1891 г. предлагал построить глухую плотину в Татарском проливе, чтобы помешать холодному течению, идущему из холодного Охотского моря, охлаждать побережье от устья Амура до Владивостока. По соображениям автора, это повлияет благотворно на климат побережья между Татарским проливом и хребтом Сихотэ-Алинь, а Владивосток может сделаться вполне незамерзающим портом. Но позже выяснилось, что такого холодного течения нет, и проект отпал.
Тогда появились идеи привлечь теплые воды Японского моря в Охотское и тоже с помощью плотины в Татарском проливе. Предполагалось, например (автор проекта Н. Г. Романов), с помощью специальных шандор, или затворов, перекачивать теплую воду нагонно-приливного течения. Затворы открываются при приливах или нагонах с юга на север, пропуская, таким образом, теплые воды из Японского моря в Охотское, а при обратном ходе воды затворы закрываются. Но расчеты показали, что эффект будет недостаточным.
Инженер Н. М. Будталаев предложил оснастить плотину перекачивающими устройствами, которые увеличили бы переброску вод с юга на север.
Другой способ привлечь в Охотское море теплые воды представили Н. А. Белинский и А. В. Труфанов — прорыть у основания Камчатского полуострова 100-километровый канал (между Пенжинским заливом и Беринговым морем). Это, по расчетам авторов, вызвало бы непрерывный ток воды из Охотского моря в Берингово, а этот ток усилил бы поступление тихоокеанских теплых вод, в том числе и вод Куросио, поступающих в Охотское море через проливы, начиная с Лаперуза и кончая Северо-Курильскими. Как предполагают авторы, это резко улучшило бы климат морей Дальнего Востока и их побережий.
Наконец, в 1962 г. П. И. Колосков развил ранее выдвинутую им идею о повороте нижнего участка Амура в направлении озера Кизи и далее к бухте Таба, предусматривающую потепление прилегающей территории.
Но все эти меры касались главным образом некоторого потепления на Востоке. Судьба Арктического бассейна затрагивалась лишь попутно.
Существуют, однако, идеи, прямая цель которых — утеплить Северный Ледовитый океан.
Советский капитан дальнего плавания Е. С. Гернет в 1930 г. предлагал уничтожить ледяной щит Гренландии, что якобы повлечет за собой уничтожение ледяного покрова Арктики. По мнению начальника одной из американских дрейфующих станций Д. Флетчера, улучшить климат Полярного бассейна и граничащих с ним стран можно с помощью искусственного рассеивания облачности над Ледовитым океаном (в течение летнего периода). Г. Век-слер (Бюро погоды США) считает необходимым снизить инфракрасное излучение Северного Ледовитого океана, а для этого с помощью взрыва чистых водородных бомб надо искусственно повысить влагосодержание воздуха над Арктическим бассейном.
М. И. Будыко предложил следующие пути уничтожения ледяного покрова Арктики: покрыть поверхность льда на один или два года тонким слоем темного порошка, что увеличит поглощение солнечной радиации и растопит ледяной покров; покрыть поверхность воды Северной Атлантики или в арктических морях, свободных от льдов, мономолекулярной пленкой, что может существенно повлиять на термический режим воды и воздуха в Арктике за счет снижения расхода радиационного тепла на испарение.
В одной из последующих работ М. И. Будыко считает целесообразным совместное применение мономолекулярной пленки и рассеивание облаков, а также культивирование особых водорослей, живущих на льду. Последнее мероприятие, как и покрытие льда темными порошками, ведет к уменьшению альбедо и ускорению таяния ледяных полей.
В. Н. Степанов, профессор Института океанологии АН СССР, предложил в 1963 г. путем подводных взрывных работ снизить высоту порога Томсона между Шетландскими и Фарерскими островами. Такое увеличение живого сечения проливов, по мнению автора, повысило бы приток теплых атлантических вод в Арктический бассейн настолько, что теплые воды частично снизили бы мощность дрейфующих льдов.
Были идеи использовать теплые воды Нордкапского течения (В. Н. Авдеев, В. П. Пьянков и др.). И все же удовлетворительного решения пока не найдено. Авторы проектов рассматривают только отдельные стороны проблемы в то время, как ее надо решать комплексно — с позиций безопасности, технологичности, конструктивности, экономичности, надежности климатического прогноза и т. д.
Но можно ли говорить о безопасности, когда речь идет о водородной бомбе? Как бы ни были «чисты» водородные бомбы, применение их в большом количестве (а географические и гидрологические особенности Арктического бассейна потребуют именно большого количества и частого применения) не может быть безопасным.
Технология предлагаемого процесса должна быть реально осуществимой, должна отвечать жестким требованиям практичности. Но мономолекулярная пленка в условиях открытого океана не может удержаться на морской поверхности устойчиво и без разрывов, сплошным и прочным покровом. Она легко рвется и за относительно короткое время полностью сдувается ветрами. Это хорошо доказано и в опытных бассейнах и в природных условиях. Напомним об одном печальном событии, подтвердившем это на практике. 18 марта 1967 г. близ полуострова Корнуэлл(Великобритания) танкер «Торри Каньен» со 100 000 т нефти раскололся на две части и затонул. Поверхность моря покрылась нефтью, которая и создала пленку, аналогичную проектируемой. Но пленку эту довольно быстро разнесло ветром, разорвало волнами. Часть нефти отнесло на юго-запад в открытый океан, часть к побережью Франции. Через две недели на полуострове Бретань начали гибнуть морская птица, рыба, устрицы. Хозяйству местного населения был нанесен большой ущерб.
Аналогичный случай произошел в 1957 г., когда танкер «Тампико» потерпел аварию и 10 000 т дизельного топлива были разлиты по поверхности океана. Словом, поддержание пленки на больших акваториях хотя теоретически возможно, но практически представляет непреодолимые технические трудности.
Более того, предлагая конструктивное решение, надо думать о том, готовы ли мы технически его осуществить, по силам ли это современной строительной индустрии, достаточно ли мощна для этого современная энерговооруженность. Чтобы углубить порог Томсона в наиболее выгодном для этого месте — между Фарерскими и Шетландскими островами, как предлагает один из проектов, необходимо переместить минимум 3000—5000 км3 плотного грунта на расстояние не меньше 25—30 км. В условиях полукилометровой глубины это сейчас не под силу, даже применив атомную взрывную технику. Кроме того, здесь есть еще один крупный конструктивный дефект — мы полностью будем лишены возможности регулировать процесс поступления теплых вод. Если зональная составляющая общей циркуляции атмосферы возрастет, то Полярный бассейн будет охлаждаться почти с прежней мерой.
Следует учитывать и экономические вопросы, хотя на фоне всех остальных они более просты, поскольку улучшение климата даст огромные выгоды. Тем не менее приходится думать об объеме единовременных капиталовложений и последующих эксплуатационных расходах, о том, насколько быстро будет реализован проект и как скоро будет достигнут эффект. Проект Ливингстона Ройкера, например, не выдерживает критики с этих точек зрения.
Но все эти соображения, как бы серьезны они ни были, являются предварительными. Основной же вопрос — насколько последующие климатические изменения будут соответствовать задуманному плану, насколько надежным и в разумных пределах будет потепление. То есть главное — прогноз будущего климата. Из всех современных методов прогноза наиболее надежен тот, который строится на палеогеографических данных, т. е. опирается на многомиллионнолетний опыт климатических изменений прошлого на нашей планете.
Как мы видели в предыдущих главах, палеогеографические и геологические исследования свидетельствуют о том, что в четвертичный период климатические и экологические изменения происходили с достаточной частотой и с четкой обратимостью. Однако все эти изменения, какими бы продолжительными они ни были и как ни разнообразны были их амплитуды, и по времени, и по значению прямо зависят от морской адвекции тепла в Северный Ледовитый океан и в его Арктический бассейн. Поэтому надежны те проекты, которые опираются на поступление тепла с атлантическими водами в Арктический бассейн, и прогнозы климата связывают с ростом их теплосодержания.
Пока улучшение климата не будет надежно гарантировано, ни одно государство не начнет осуществлять планетарные преобразования. К тому же надо думать о том, чтобы улучшение климата в одной области не привело к ухудшению его в других областях земного шара. Изменения в растительном и животном мире должны происходить плавно, без болезненных скачков. Этот процесс необходимо надежно регулировать, маневрируя так, чтобы не нанести урона природе, чтобы не повредить сложнейший механизм взаимодействия всех ее составляющих.
Страны, заинтересованные в улучшении климата, технически и энергетически вооружены сейчас настолько, что уже могут приступить к улучшению климата в планетарном масштабе, соблюдая при этом все перечисленные условия.
Путь преобразования заключается в следующем.
Надо создать прямоток теплых атлантических вод через Арктический бассейн в Тихий океан с тем, чтобы одновременно освободить их от губительного охлаждения полярными водами. В этом случае северные ветви Гольфстрима получат зеленую улицу к полюсу и далее через Чукотское и Берингово моря в Тихий океан. В Беринговом море и смежной части Тихого океана воды Гольфстрима как более соленые, а потому и более плотные будут уходить на юг глубинными течениями. В дальнейшем с потеплением Арктики температура их станет выше современной температуры северной части Тихого океана и они будут уходить на юг как поверхностное течение и сольются с теплыми водами северного продолжения Куросио.