Климат нашей планеты — это сумма всех метеорологических явлений. Его основные показатели — атмосферное давление, влажность воздуха, облачность и осадки. Расположение региона имеет огромное влияние на то, каким будет климат в определенной местности. В зависимости от местоположения на земном шаре для разных климатических условий в разных частях света характерны разный состав воздуха и разные скорости атмосферной циркуляции. Земля и море, океанские течения, атмосферные массы, гравитационное влияние Луны, яркость Солнца — все это создает сложнейшую климатическую систему на Земле. А в последнее время все больше внимания уделяется мониторингу параметров климата. Зачем так, зачем нужен мониторинг климата и какие функции он выполняет — все описано в этой статье.
История слежения за погодой
Способность предсказывать погоду всегда была важна для человечества. Урожай зависел от дождей, пролившихся на землю, а засушливые годы легко могли стать причиной настоящей катастрофы. Вот почему было невероятно важно знать, как и почему меняется время. В древности к климатическому мониторингу погоды и климата никто не привлекался, эта задача была возложена на шаманов, синоптиков и просто мудрых людей, которые с годами познали закономерности погодных явлений. Именно поэтому поверья и приметы, предсказывающие время, до сих пор широко распространены практически у всех народов мира.
Нынешнее время
В двадцатом и двадцать первом веках ситуация, очевидно, кардинально изменилась. Сегодня для мониторинга климата необходимы огромные вычислительные мощности, сложные инструменты и оборудование. Теперь считываются мельчайшие изменения параметров, которые скрыты от человеческого глаза. Например, ученые, которые следят за погодой и климатом, также наблюдают движения плит, накопление магмы и многое другое. Однако в то время, когда мы перестали так сильно зависеть от урожая, а дождь, выпавший в неподходящее время, становится лишь незначительной неприятностью — почему мы следим за климатом?
Мониторинг климатических параметров
Хотя мы перестали зависеть от капризов погоды, климат каким-то образом влияет на нас даже больше, чем тысячелетия назад. Это, конечно, наша вина. Возьмем, к примеру, озоновые дыры — люди, живущие под ними, иногда более подвержены риску рака кожи. Или таяние льда, которое постепенно поднимает уровень мирового океана, что грозит затоплением многих прибрежных городов в ближайшем будущем, также влияет на нас. А как насчет глобального потепления? Ученые еще не решили, действительно ли это наша вина или наша планета переживает такой естественный цикл. Ответить на этот вопрос нам должен мониторинг климатической системы.
Учет времени — это многоуровневая система. Начнем с детального мониторинга, который отслеживает изменения буквально одного или двух параметров в очень маленькой экосистеме (например, уровень дренажа болота). Заведение делает то же самое, но в больших масштабах. Региональный мониторинг следит за изменениями климатических, метеорологических и экологических условий всего региона, национальный — за общим экологическим состоянием страны, а глобальный, как следует из названия, — за параметрами всего мира.
Классификации
Классификация систем мониторинга часто основана на различиях в способах наблюдения за климатом. Первый тип — это химический мониторинг, который отслеживает химический состав и его изменение в атмосфере, водных массах, почве, осадках, растительности и даже животных. Именно про него мы слышим чаще всего, когда речь идет о печальном состоянии экологии и воздуха.
Второй — это физический мониторинг, который не так заметен, как химический, потому что он отслеживает параметры, которые редко напрямую влияют на нашу жизнь, но могут сделать это в будущем: это излучение, электромагнитное излучение и шум.
И последний — биологический, он отслеживает состояние природы с помощью биоиндикаторов, то есть живых организмов, обитающих в окружающей среде, от бактерий до крупных животных.
Основные задачи мониторинга
Основная задача, конечно же, — выявить изменения в экосистемах антропогенного характера, то есть вызванные людьми. Однако не менее важно отслеживать показатели, которые помогут выявлять стихийные бедствия на ранних стадиях. Например, каждый активный вулкан находится под пристальным наблюдением, и время его извержения можно предсказать с почти 100% точностью. Землетрясения, зафиксированные в океане, позволяют узнать о приближающемся цунами и эвакуировать людей из опасной зоны. Ураганы, за рождением и формированием которых сейчас наблюдают из космоса, долгое время были в высшей степени предсказуемыми и гораздо менее опасными, чем раньше. Однако мониторинг климата несовершенен, и человечеству есть куда расти в этой области.
Как происходит сбор данных?
Чтобы рассчитать модели погоды и климата с помощью мониторинга климата, вам необходимо знать историю. Ученые изучают множество физических объектов, которые проливают свет на то, каким было время тысячи и миллионы лет назад. Отложения на дне морей и океанов, кольца деревьев и многое другое отражают климатические колебания на протяжении многих тысяч лет. Благодаря этим открытиям, например, был изобретен радиоуглеродный анализ, позволяющий точно определять возраст находки. Сравнение климата прошлого с текущим позволяет определить уровень антропогенного воздействия. Конечно, в таких масштабных проектах задействованы ученые всех стран.
О погоде
Климатический мониторинг погоды также является международной деятельностью. Данные, собранные с искусственных спутников Земли, а также с тысяч метеостанций, отправляются в международные центры обработки данных, где они обрабатываются и анализируются. Предусмотренное таким образом время далее распространяется национальными службами и заносится в летописи всех стран. Поскольку погода — явление чрезвычайно изменчивое, данные международного центра запрашиваются несколько раз в день и постоянно обновляются. Более-менее точно определить погоду можно только на день-два, но точность таких прогнозов не стопроцентная, абсолютно возможно узнать погоду только на 10-12 часов вперед. А для долгосрочных прогнозов используется дополнительная статистика о погоде за прошлые годы, что, конечно, не может дать гарантий.
Международный мониторинг
В 1975 году, объединив усилия, мировое сообщество создало глобальную систему экологического мониторинга GEMS. С тех пор сфера международных отношений развивалась, и с середины 2000-х годов во всем мире был реализован межгосударственный проект глобальной системы исследования Земли, координируемый усилиями Группы наблюдения за Землей. В долгосрочной работе проекта участвуют более 70 стран, в том числе Россия.
Основная цель проекта — ускорить интеграцию большинства источников данных об окружающей среде в единую информационную систему. Развитие информационных технологий уже позволяет объединить огромное количество данных в целостную систему, удобную для анализа и простую для пользователя. Успехом проекта в далеком будущем можно считать создание системы, которая автоматически и с большой точностью предсказывает метеорологические события и катаклизмы.
Станции наблюдения в России
Климатический мониторинг в СНГ — высокоразвитая отрасль. Сейчас около 900 станций ведут мониторинг климата. Некоторые из них эксплуатируются со времен Советского Союза, другие были достроены и оборудованы после распада. Из них около 700 контролируют температуру атмосферы и около 100 станций контролируют воздушные потоки. Все полученные от них данные записываются и обрабатываются ежемесячно и каждый архив с данными подлежит обязательной проверке на предмет отклонений, эти отклонения могут возникнуть из-за выхода из строя или неисправности устройства. Ежедневно в международные центры отправляются данные примерно с 230 станций.
Помимо параметров, необходимых для мониторинга климата и погоды, в России также собираются глобальные данные. Например, данные об изменении снежного покрова в Европейской части России, сезонных изменениях плавучего льда в Каспийском море. Собираются данные о протяженности и объеме морского льда в Антарктиде и западной части Арктики. Все эти параметры чрезвычайно важны для понимания глобальных атмосферных процессов.
Будущее экологического мониторинга
На данный момент мониторинг климата сделал большой шаг вперед по сравнению с прошлым веком. Однако еще многое предстоит сделать для улучшения и уточнения прогнозов. Например, из-за несовершенства технологий и математических моделей на данный момент чрезвычайно сложно полностью отследить время в Мировом океане. Мониторинг погоды и климата все еще продолжается с использованием устаревшего физического и психического оборудования. Наружные приборы на метеостанциях по-прежнему включают обычные ртутные и сухие термометры для измерения осадков. Некоторые страны не участвуют в международных проектах по мониторингу климата, что сокращает объем данных, получаемых человечеством. В настоящее время ведутся дебаты об экономической целесообразности улучшения систем мониторинга. Результаты воздействия человека на природу часто игнорируются; не все страны принимают хоть какие-то меры для улучшения ситуации.
Следовательно, хотя человечество далеко продвинулось в области мониторинга климата, еще предстоит пройти долгий путь в создании и внедрении полноценных математических моделей, которые, по крайней мере, предсказывают время с большой точностью.
