Климатолог ответил на статью Латыниной о глобальном потеплении

Просьба прокомментировать статью Юлии Латыниной о климате в «Новой газете» застала меня врасплох, поскольку я никогда не пытался комментировать непрофессиональные мнения о физических механизмах формирования климата и погоды. Чтение самой статьи произвело удручающее впечатление безграмотностью и необоснованностью аргументов, а также самоуверенностью и оголтелостью.

Статья очень плохо структурирована, автор перескакивает с одного аргумента на другой, часто повторяется, поэтому комментировать действительно трудно. Однако попробую.

Тезис 1: Есть учение о глобальном потеплении, его же автор называет теорией. Это учение (или теория) разработана IPCC, созданной в 1988 году.

Это глупость. Не существует никакого учения о глобальном потеплении, существует область физики, называемая физикой климата. Предметом ее изучения являются наблюдаемые климатические изменения на разных масштабах, физическое описание их механизмов и моделирование этих изменений с целью возможного прогноза.

Диагностика наблюдаемых изменений началась в конце XIX века благодаря Владимиру Кеппену, затем в 1930-х годах Гай Стюарт Каллендар связал наблюдаемые изменения с концентрациями CO₂. Физическое описание отклика температуры на различные факторы представлено в конце 1960-х годов независимо друг от друга Будыко и Селлерсом. Предложенная ими простая модель была позднее использована для анализа обнаруженного в 1970-х годах (и опубликованного в ведущих научных журналах) роста приземной температуры.

В ответ на этот вызов и была создана IPCC, перед ней не ставилось никаких вопросов, у нее были только «terms of reference» (область компетенции). Я буду в основном говорить о Первой рабочей группе, занимающейся физическими основами климатической науки. Существует еще две группы (и два тома отчетов IPCC), посвященных адаптации и смягчению последствий. IPCC не проводит никаких исследований, а лишь критически обобщает публикации в рецензируемой научной литературе. Так появляются оценочные доклады IPCC, представляющие обобщения климатических исследований за последние шесть-семь лет.

В этих отчетах нет ничего, что было бы не опубликовано в рецензируемой научной литературе.

У каждой главы отчета 10–15 ведущих авторов и 20–30 авторов — котрибьютеров. Каждая глава рецензируется пятью-шестью независимыми экспертами в данной области, затем открывается для открытого публичного рецензирования как специалистами, так и неспециалистами (Юлия Латынина может принять в этом участие) и затем рецензируется двумя-тремя редакторами (так называемые review editors).

В ходе этих рецензий появляются тысячи замечаний и комментариев, и авторы главы обязаны дать ответ на каждое, объясняя, как оно учтено или почему не учтено. Единственным требованием остается то, что все должно базироваться на публикациях в рецензируемых журналах. Кстати, вся история науки о климате прекрасно описана в 1-й главе 4-го Оценочного доклада. Кое-что полезное есть и в 5-м докладе. Главы отчетов IPCC понятны людям с образованием в области физических наук.

Отчеты также включают приложения, где разъясняются методы и их обоснованность. Для неспециалистов предоставляется Technical Summary и Summary for Policymakers — два уровня упрощенных обобщений, содержащих основные выводы. Однако это не значит, что, поняв даже сами главы, ты можешь считать себя физиком-климатологом.

Для этого надо профессионально заниматься физикой климата.

Тезис 2: В отчетах IPCC отсутствует анализ причин, от которых зависит климат. Роль солнечной активности не учтена.

Опять глупость. В каждом отчете присутствуют, как правило, две главы, только этому и посвященные. Обычно одна глава посвящена собственно анализу этих причин, а другая — их проявлениям в моделях климата. Вот ссылки на эти главы в 4-м отчете — раз и два, и в 5-м докладе — тут.

В этих главах детально рассматривается роль всех факторов, включая и солнечную активность. Более того, в каждом отчете имеется отдельная глава, посвященная палеоклиматическим реконструкциям и изменениям климата на масштабах тысячелетий и более. IPCC занимается изменениями климата за последние два века и его прогнозами на грядущие два века.

На этом масштабе времени роль солнечной активности невелика.

Отдельно скажу про 30-летний солнечный цикл и связь с ним потепления в первой половине XX века, на который ссылается Латынина. Циклы солнечной активности (например, 11-летний) меняют солнечную постоянную на верхней границе атмосферы в пределах 1–1,5 Вт/м2. Хотя это и не маленькие величины, их влияние на климатические изменения минимальны, поскольку слишком коротко время интегрирования сигнала. Более длительные межвековые изменения, безусловно, могут оказывать влияние, как и орбитальные сигналы, о чем я скажу ниже. 30-летний цикл солнечной активности выделяется крайне неустойчиво.

Солнечная активность по самым оптимистичным оценкам может объяснить не более 10% потепления с 1890 по 2006 год,

при этом она отвечает лишь за 1,5% сигнала в период 1955–2006 годов. Есть десятки публикаций как климатологов, так и астрофизиков на эту тему, например одна из многих — здесь.

И уж никак 30-летний цикл не связан с потеплением начала века. Температура менялась в течение последних 120–140 лет с 50–70-летней цикличностью, и потепление начала века — ее проявление. Это так называемая мультидекадная осцилляция, связанная с собственными модами изменчивости климатической системы, в первую очередь Атлантического океана, подтвержденная как наблюдениями, так и моделированием. Эта изменчивость накладывается на более длительные климатические изменения. Важно сказать, что в следующем докладе IPCC фактор солнечной активности будет учтен в моделях в явном виде, недавняя публикация — здесь.

Тезис 3: Число станций наблюдений постоянно меняется, поэтому ряды не репрезентативны, можно добавить сюда и эффект расположения станций в больших городах (не упоминается явно Латыниной, но часто используется как аргумент). Данные не совпадают со спутниками, и в спутники вводят поправку на «cold bias». Здесь же, наверное, надо упомянуть и Climategate 2009–2010 годов.

Опять же неправда. Эффект больших городов был исследован в куче статей и оказался крайне малым. Эффект использования разного количества станций (так называемый sampling bias) очень хорошо оценивается, и связанная с ним погрешность меньше других погрешностей. Для повышения точности расчетов применяются методы статистического моделирования, все они приведены в приложениях к оценочным докладам IPCC и опубликованы в сотнях работ.

В ходе Сlimategate ложным обвинениям были подвергнуты многие климатологи, в том числе и Михаэль Манн, с именем которого связывают изменение знака тренда температуры (так называемую «клюшку»). Все это перепроверялось независимым научным сообществом, причем в очень жестком режиме внутриуниверситетских и государственных расследований. Результаты (один из многих) проверок можно посмотреть здесь.

Все результаты Манна и Фила Джонса были подтверждены, использованные методы были признаны верными, и извинения были принесены, причем публично в печати. Были заявления Национальной академии наук США и Королевского общества.

Про спутниковые данные — полная чушь, как говорят: слышала звон — не знает, где он.

Да, в спутниковых данных есть «cold bias», кстати, есть и «warm bias» для определенных каналов частот и определенных характеристик прозрачности атмосферы. Эти отклонения надо корректировать. Эта коррекция никак не влияет на тренды и характеристики изменчивости, поскольку корректируется весь ряд. Причина «cold bias» (одна из нескольких) связана с оптически тонкой циррусовой облачностью и ее влиянием на ортогональную поляризацию, а также учетом этой поляризации в алгоритмах обработки для многоканальных окон.

Для одиночных сканирований может быть и 0,3К, и даже 0,5К, суммарный эффект исчисляется величинами 0,08–0,14К, но опять же в средних величинах, а не в трендах, то есть проблема чисто техническая. Одна из последних работ здесь. Но суть может быть понятна только людям, хорошо знающим физику, в частности оптику и сами алгоритмы.

Тезис 4: На Земле бывали более сильные изменения климата, в Темзе водились гиппопотамы более 100 тыс. лет назад и т.д. Здесь же — кто кого опережает — CO₂ или температура.

Это от непонимания проблемы, понимания нет и у многих ученых, работающих в областях, смежных с физикой климата. Действительно, климат Земли подвержен долгопериодичным изменениям за счет изменений орбиты, расстояния от Земли до Солнца, прецессии вращения и ряда других факторов. Все это обобщено в теории циклов Миланковича. Но это происходит на масштабах времени от десятков до сотен тысяч лет, и на таких масштабах действительно эти факторы главные, с этим связаны, например, крупные оледенения.

Однако эти факторы ничтожно малы на масштабах даже первых столетий, не говоря уже о десятилетиях.

Когда говорят, что через столько-то десятков тысяч лет наступит сильное похолодание, это не означает, что в течение ближайших 100 лет не может идти потепление. Что касается фазовых соотношений CO₂ и температуры, то они также различны на разных масштабах времени. Существует сильная положительная обратная связь между этими двумя характеристиками, поэтому трудно точно определить фазовые соотношения, но не невозможно. Недавняя неплохая публикация на эту тему (кстати, российских ученых из Института физики атмосферы РАН) показывает, что на коротких масштабах, как раз CO₂ опережает температуру. Смотреть здесь.

Тезис 5: «По мере роста потепления будет возрастать число природных катастроф. Так вот — это вранье».

Это не вранье. Физически это объясняется нелинейным откликом степени стохастизации системы даже на малые изменения внутренней энергии. Это подтверждено как обработкой данных наблюдений, так и климатическими моделями. Число статей исчисляется тысячами. Увеличивается интенсивность экстремальных осадков в средних широтах, хотя долговременные суммы осадков меняются достаточно слабо.

Аналогично обстоит дело с сильными ветрами и штормовыми волнами.

С изменениями климата функции распределения метеорологических величин эволюционируют в сторону утяжеления хвостовых частей распределений, что свидетельствует о более высокой повторяемости экстремальных событий. Для температуры нарушается гауссовость распределений, возникает их асимметрия. Все это есть в Оценочных докладах IPCC. Учитывая важность проблемы, IPCC был подготовлен отдельный доклад по экстремальным событиям SREX (Special Report on Extreme Events). Его можно найти здесь.

Я не вижу никаких противоречий в том, что «IPCC говорит о «весьма вероятном росте» природных катастроф в будущем, при этом не выявлено явных трендов в интенсивности паводков, и обнаружены малые изменения тропических циклонов за последние 4 года» (цитата по Латыниной). Первая часть утверждения основана на модельных экспериментах для будущего климата и касается всей совокупности экстремальных явлений. Оценка для паводков — региональная и дана в контексте анализа трендов в величинах экстремальных осадков. Действительно, экстремальные осадки не всегда приводят к паводкам, часто приводят к непаводковым наводнениям (flash floods).

В частности, первая половина нынешнего лета характеризуется продолжительной волной тепла в Европе, где температуры во многих городах превышают 40 градусов, и дождливой и прохладной погодой в европейской части России.

Ситуация аналогична лету 2003 года, когда был мощный блокинг над Западной Европой.

Общее количество тропических циклонов несколько сокращается за последние десятилетия, хотя доля особо сильных циклонов, так называемых ураганов, возрастает, что укладывается в концепцию увеличения интенсивности и частоты экстремальных явлений. На эту тему также очень много статей, и это отражено и в 4-м и в 5-м докладах IPCC. Кстати, об ураганах.

Тут снова процитирую Латынину. «Единственное, к чему может привести потепление в высоких широтах — это к уменьшению числа ураганов, потому что ураганы в самом общем случае возникают из-за разницы температур воздушных масс на экваторе и в умеренных широтах».

Чушь полная. Ураганы не возникают из-за разности температур воздуха на экваторе и в умеренных широтах. Они возникают в результате диабатического сигнала в тропиках, а при потеплении эффект «expanded tropics» приведет к увеличению числа интенсивных тропических циклонов. Из-за того же эффекта будет усиливаться влияние Гадлеевской циркуляции на траектории, и они будут более направленными на север.

Возможно, Латынина называет ураганами внетропические циклоны. Однако и они не возникают по причине указанного градиента температур, на них (как один из трех основных факторов циклогенеза) может влиять градиент температур между средними широтами и полюсом. Эффект известный, приводит к некоторому незначительному уменьшению общего количества циклонов при увеличении доли особо интенсивных циклонов. Тут можно и прямо на себя сослаться — раз и два. Этот же эффект четко прописан и в 4-м и 5-м Оценочных докладах, и в SREX.

Тезис 6: (высказывался Латыниной ранее). Современные модели климата не могут его прогнозировать, поскольку не могут даже спрогнозировать погоду на три-пять дней вперед.

Это опять от дремучего непонимания. Действительно модели климата по структуре уравнений достаточно похожи на модели прогноза погоды. Однако есть различия в предсказуемости на короткие сроки и на очень длинные периоды. Модель включает (если очень просто) семь уравнений для двух сред (океана и атмосферы) плюс уравнения для льда, процессов на суше и некоторых других механизмов. Это II закон Ньютона (выраженный уравнениями Навье-Стокса), законы сохранения для температуры и влажности в атмосфере и температуры и солености в океане (также выраженные дифференциальными уравнениями), уравнения состояния и уравнение неразрывности, поскольку обе среды сплошные. В рамках гидродинамической предсказуемости первого рода это задача на начальные значения — пока система помнит свои начальные значения, ее можно прогнозировать, когда забывает — нельзя.

Атмосфера помнит свои начальные условия несколько дней (от 5 до 12, в зависимости от условий), и на этот срок можно делать гидродинамический прогноз.

Он, кстати, довольно успешен сегодня — можно посмотреть хорошую недавнюю статью Петера Бауэра. Однако это не означает, что нельзя строить прогноз климата на более длинные сроки. Просто надо найти внешний к атмосфере фактор, который будет характеризоваться более долгой памятью (например, океан) или поведение этого фактора будет хорошо известно (те самые сценарии выбросов газов и связанные с ними радиационные эквиваленты, основанные на оценках экономистов). Если вы им доверяете, то для них можно строить прогнозы.

Это задача на граничные условия (сверху — изменения радиации, а снизу — изменения океана) в рамках так называемой предсказуемости второго рода. Вот в рамках этой предсказуемости и делаются климатические прогнозы, иногда их называют проекциями. Поэтому — да, модели концептуально очень похожи, но с ними решаются совершенно разные задачи.

Тезис 7: (высказывается здесь неявно, но ранее неоднократно высказывался явно). Потепление — более благо, чем вред, лучше для людей, земледелия и т.д. Поэтому не надо с ним бороться.

Здесь не берусь судить, не являясь специалистом по адаптации к изменениям климата (видимо, Латынина является). Физики дают подробную информацию, какие изменения могут произойти, где и почему. Другие специалисты исследуют, как экосистемы изменятся под влиянием изменений климата. Наконец третьи (экономисты, социологи) изучают возможности адаптации общества и экономики к таким изменениям. Это отчеты 2-й и 3-й рабочих групп.

Как неспециалист, я могу говорить, что адаптация — наверное, более правильная стратегия, чем попытки уменьшить эффект климатических изменений. В этом смысле мое отношение, например, к Киотскому протоколу и к Парижскому соглашению скорее скептическое. Есть много неопределенностей в самих сценариях антропогенных выбросов (Retrospective Concentration Pathways), что связано с неопределенностью прогнозов развития экономики. Если вы найдете 100 ученых, которые доказательно объяснят вам, что климат теплеет,

лишь несколько (наверное, менее 20) согласятся, что действовать надо так, как написано, скажем, в Парижском соглашении.

В заключение:

я не думаю, что в чем-то изменю мнение г-жи Латыниной. Прочитав и послушав некоторые ее материалы на другие темы, уверен, что она не из тех, кто может менять свое мнение.

Не думаю также, что она или я захотим встретиться в прямой дискуссии. Это был бы разговор слепого с глухим. Или по Жванецкому — «Какие взгляды на архитектуру может высказать мужчина без прописки?». Я думаю, тем не менее, что написанный текст будет с интересом прочитан теми, кто действительно интересуется изменениями климата.