Необходимость привлечения колоссальных вычислительных мощностей для метеорологических прогнозов первыми поняли еще в двадцатые годы два крупных математика — Александр Александрович Фридман, создатель советской школы динамической метеорологии, и англичанин Льюис Фрай Ричардсон.
В 1922 году Ричардсон выпустил книгу «Предсказание погоды с помощью числового процесса». Перед его мысленным взором вставал огромный амфитеатр, заполненный «64 тысячами вычислителей, которые определяют погоду по всему земному шару». (Под вычислителями подразумевались люди, вооруженные счетами, логарифмическими таблицами или логарифмическими линейками.) «Работа вычислителей по каждому региону, — писал дальше Ричардсон, — координируется администратором более высокого ранга… Как только данные по будущей погоде рассчитаны, четыре старших клерка на центральной кафедре собирают их и передают по пневматической почте в тихую комнату. Там данные кодируются и передаются по телефону на радиовещательную станцию».
Видение Ричардсоном будущего было смелым и замечательным: он понял, что архитектура вычислительной системы должна отражать существо решаемой проблемы, — то есть нащупал именно тот принцип, на котором впоследствии будет строиться компьютерная техника. Однако чего Ричардсон не смог предвидеть — так это того, что для точного глобального прогноза погоды требуется около квадриллиона вычислений. Шестидесяти четырем тысячам «человеческих компьютеров» понадобилось бы более… тысячи лет, чтобы рассчитать прогноз погоды на следующий день!
Только в наше время счетные способности мощнейших вычислительных машин приближаются к тому, чтобы осуществить масштабный расчет прогноза погоды. Например, в Лос-Аламосской лаборатории американские ученые используют для этой цели суперкомпьютер СМ-2. Вся околоземная атмосфера разбивается на пятьсот тысяч тетраэдров (при этом площадь, покрываемая отдельной пирамидой, составляет около 70 квадратных километров), погодные изменения в каждом четырехграннике вычисляются приданным ему процессором, а затем суперкомпьютер сводит все результаты в единую картину.
Так что прогноз погоды, который мы слышим по радио или видим по телевизору, — это результат не только многочисленных инструментальных наблюдений, но и работы мощнейшей современной вычислительной техники. Тем не менее мы зачастую сетуем на качество прогнозов, а уж на само состояние погоды — и подавно. Нам кажется, что раньше и зимы были более снежными, и летние месяцы — более теплыми. «Такой погоды, как сейчас, никогда не было, — слышим мы довольно часто. — Совсем испортили климат. Атмосферу загрязнили, понаделали в ней дырок ракетами и самолетами, вот уже и озоновый слой совсем извели, а тут еще тепличный эффект, что же дальше-то будет?»
О том, что будет дальше, — речь впереди. А вот насчет «порчи погоды»… Проблема здесь действительно существует, только она в большой степени не климатическая и не технологическая, проблема — в нашей психологии. А также, между прочим, в нашей информированности.
Вообще говоря, климат Земли постоянно претерпевает какие-то изменения, резкие перемены бывали и раньше, только мы, люди, живущие довольно короткий отрезок времени, либо забываем то, что было, либо не замечаем «стандарта» и обращаем внимание только на крайности, либо ищем аналогии в нашей собственной памяти, а не в памяти человечества — иными словами, воспринимаем климат мифологизированно.
Вспомним «Ледяной дом» И. И. Лажечникова. В 1740 году по приказу Анны Иоанновны в центре Санкт-Петербурга был построен дом изо льда. И все там было изо льда, даже баня, в которой люди парились, и стоял тот дом полтора месяца. Возможно ли такое в наше время? Скорее всего, нет. А если невозможно — хорошо это или плохо?
Передвинемся по оси времени немного дальше. Что мы видим? Опять-таки разительные погодные отличия. Нынешний климат в Европе вовсе не похож на климат начала XIX века и даже не похож на климат середины XX столетия. Например, зимой 1814 года Темза была полностью скована льдом, чего не наблюдается уже очень давно. А в 1932 году советский океанолог Н. Н. Зубов на небольшом боте обошел вокруг Земли Франца-Иосифа. Льдов там тогда не было. И вообще к 1940 году по сравнению с началом XX века в Гренландском море деловитость сократилась вдвое, а в Баренцевом — почти на треть. В тридцатые годы на США обрушились знаменитые засухи.
Начиная с 1960-х годов снова нарастают климатические аномалии, увеличивается их частота: суровая зима 1967/68 года в СССР; три суровые зимы с 1972 по 1977 год в США; в те же семидесятые в Европе — серия очень мягких зим; в Восточной Европе в 1972 году очень сильная засуха, а в 1976-м — на редкость дождливое лето; с 1968 по 1973 год — страшная засуха в Сахеле; в 1976 и 1979 годах сильные заморозки губили кофейные плантации в Бразилии; зима 1981/82 года в США и Канаде была одной из самых студеных (от холода погибло 230 американцев); летом 1982/83 года в Австралии случилась едва ли не самая драматическая засуха за всю историю континента — «великая сушь», а в 1988 году снова засуха в США — причем такого масштаба, что американцы вспомнили «пылевые котлы» тридцатых.
О чем это говорит? Только о том, что в природе происходят мощные энергетические процессы (для планеты Земля это не новинка), а также о том, что мы об этом знаем: из книг, газет, телевизионных сообщений и так далее. Человек, скажем, восемнадцатого века тоже мог бы изумиться климатическому неистовству, узнай он о нем, однако доступа к такой информации у него не было. Очень хорошо когда-то сказал об этом профессор Ленинградского университета О. А. Дроздов: «Рассуждения об усилившейся изменчивости климата на земном шаре справедливы только частично, частично же это явление кажущееся, связанное с увеличением информации о погодных изменениях в различных частях земного шара».
Прежде чем молиться о ниспослании дождя, лучше всего почитать прогноз погоды.
Так что же все-таки происходит с климатом на земном шаре? Теплее он становится или холоднее?
На самом деле не то и не другое. Просто продолжается длительный геологический период — ледниковый (не будем забывать, что 14 миллионов квадратных километров Земли покрыты льдами), а на него накладываются более короткие климатические циклы, одни из них мы понимаем хорошо — скажем, колебания в сто тысяч лет или одиннадцатилетние циклы солнечной активности, другие — плохо, и из этой обширной группы колебаний складывается общая, очень непростая картина. В ней по-прежнему много неясного, однако ничего угрожающего пока не просматривается.
Наверное, самое главное в нашем отношении к климату — не поддаваться панике. Вспомним, как в 1960-е годы забили тревогу по поводу обмеления Каспия. Мол, стихийное бедствие, уровень воды падает катастрофически, еще немного — и море исчезнет, надо его спасать, пора поворачивать северные реки вспять и поить ими Каспийское море. Слава Богу, что не повернули и не начали «спасать». Совершенно ясно, что это привело бы к страшной экологической катастрофе. А уровень Каспийского моря сам по себе начал подниматься, и в 1990-е он был уже на два метра выше средней отметки, снова стали затапливаться низменные участки волжской дельты. Почему это происходит — ученые пока не знают, ясно лишь, что мы наблюдаем какие-то циклические изменения.
Если говорить о последних двух столетиях, то можно выделить два резко отличающихся друг от друга периода: холодный — с 1815 по 1919 год (понятно, почему в рассказах Джека Лондона о золотоискателях на Аляске слюна его героев замерзала на лету; сейчас же, сколько ни плюй, — не замерзнет) — и теплый — с 1920 по 1976 год (первая полярная станция, «Северный полюс-1»— дрейфовала практически по открытой воде, толщина льдины была всего три метра, а площадь ее — изначально 3 на 5 км — постоянно уменьшалась: льдина подтаивала; станция СП-19, начавшая работать в ноябре 1969 года, стояла на ледяном острове толщиной 30 метров и площадью 100 кв. км). О самых последних десятилетиях — разговор особый.