Климатический мониторинг в США

 

Основная задача экологии - адекватный и своевременный климатический мониторинг. Проблема в решении этой задачи заключалась в основном в том, что невозможно было заранее предсказать, где именно на нашей планете в ближайшее время потребуется сконцентрировать внимание ученых всего мира. Ведь, чтобы создать полноценные лаборатории по всему свету потребуются нереальные финансовые вложения. Выход из этого «тупика» был найден с помощью создания мобильных систем мониторинга климата. Безусловно, передвижение целой лаборатории с ее оборудованием и сотрудниками - дело не простое; но это обходится намного дешевле, нежели строительство и оснащение нового комплекса. Таким образом, каждое новое передвижение лабораторий становиться событием чуть ли не мирового масштаба для экологов и физиков-атмосферщиков.

И перемещения исследовательских центров случаются достаточно часто. К примеру, после почти шести месяцев непрерывных измерений в Point Reyes National Seashore на побережье Калифорнии (США) мобильная система климатического мониторинга (в основном, оценки атмосферной радиации), принадлежащая американской программе ARM (Atmospheric Radiation Measurement) снова переезжает. Ее создание когда-то было инициировано Департаментом Энергии США (U.S. Department of Energy (DOE). На этот раз ее целью станет Niamey (Нигерия), где она задержится почти на год. Основные приготовления по перемещению лаборатории были проведены инженером Sandia National Laboratories, Марком Ивеем (Мобильная система измерения атмосферной радиации снова переезжает).

Программа CEDAR (Coupling, Energeting and Dynamics of Atmosphere Regions) финансируется Национальным научным фондом США и имеет целью увеличение возможностей наземных приборов при измерениях верхней атмосферы и объединение инструментальных и модельных данных. База данных CEDAR является совместным проектом Национального центра атмосферных исследований США и ряда организаций и институтов.

Каталог базы данных CEDAR включает информацию о расположении наблюдательных пунктов, данные которых представлены в базе, описание характеристик инструментов и параметров моделей. Помещена также информация о координаторах различных разделов (адреса, коды доступа).

База данных CEDAR содержит информацию, необходимую для анализа данных и моделей (документацию, каталожную информацию, геофизические индексы, карты, программное обеспечение, компьютерные модели). Некоторые из этих материалов могут быть получены с использованием средств телекоммуникационного доступа. Каталог содержит четкое описание условий, при которых пользователь может получить доступ к данным. В публикации содержится регистрационная форма для поставщика/ пользователя базы данных CEDAR.

Также как и в Европе, в США основное внимание уделяется наблюдению за Землей из космоса.

Так, космический аппарат GOES-12 (см. рис. 4, Приложение 2), оснащенный самой современной аппаратурой, был запущен в США 23 июля 2001 года (мыс Канаверал) на геостационарную орбиту (примерная высота 36 тысяч километров) и предназначается для наблюдений за состоянием окружающей среды, земного климата и околоземного космического пространства. GOES-12 позволяет получать изображения облаков в атмосфере Земли, измерять температуру и влажность в атмосфере, дает информацию о "космической погоде". Ученые оценивают качество первых полученных изображений с этого спутника как отличное. Данные настоящего эксперимента предполагается использовать для прогноза погоды и климатического мониторинга, а также обнаружения пожаров, контроля за состоянием озонового слоя и решения некоторых других задач (Мягкова И.Н.).

мая 2002 года был запущен спутник под названием Aqua (вода), который обошелся NASA почти в миллиард долларов (точнее, в 952 млн. дол.). В полном соответствии со своим названием он занимался исследованием перемещений воды в земных морях и океанах, а также в атмосфере и на поверхности Земли. А вместе с данными, полученными с уже запущенных спутников Jason 1 и "близнецов" Grace, планируется получить полную картину круговорота воды в природе, который и обеспечивает наличие жизни на Земле. В конце концов, водой покрыто 70 % поверхности нашей планеты.

Ученые также надеются, что информация со спутников Aqua, Jason 1 и Grace позволит более точно составлять метеопрогнозы, лучше прогнозировать развитие ураганов и вообще понять, как деятельность человека влияет на всю планету Земля в целом.

Совместный американо-французский спутник Jason 1 с помощью радара будет измерять форму поверхности океана, что позволит выявить картины перемещения, нагрева и охлаждения воды на всем земном шаре. А немецко-американские спутники-близнецы Grace займутся измерениями малейших изменений гравитационного поля Земли, в том числе вызванных перемещениями больших масс воды в мировом океане. Полноценная эксплуатация всех четырех спутников должна началась летом 2002 года.

Американское космическое агентство объявило также об успешном запуске на околоземную орбиту космического аппарата SORCE (Solar Radiation and Climate Experiment), призванного выявить закономерности воздействия солнечного излучения на климатические изменения на Земле. Свои исследования аппарат массой 287 кг и стоимостью 122 млн. долл. США будет проводить при помощи четырех приборов. Три из них предназначены для мониторинга интенсивности солнечного излучения и его спектра, а еще один - для измерения излучения с высокой энергией.

Запуск SORCE был произведен 25 января 2003 года при помощи трехступенчатого ракетоносителя воздушного базирования Pegasus XL (см. рис. 5, Приложение 2). Сначала ракета со спутником была поднята самолетом-носителем L-1011 на высоту 11890 м и доставлена в точку старта, расположенную над Атлантическим океаном на расстоянии 161 км от мыса Канаверал во Флориде. В заданной точке самолет сбросил ракету, а через пять секунд включился двигатель ее первой ступени. Через десять минут SORCE вышел на расчетную орбиту (Мягкова И.Н.).проработает на орбите пять лет, в течение которых аппарат получит ценные данные о количестве солнечной энергии, поступающей на Землю и влиянии ее на различные процессы, протекающие на нашей планете. Многие из измерений характеристик солнечного излучения будут проведены SORCE впервые. Разработка SORCE проводилась совместными усилиями NASA и Лаборатории атмосферной и космической физики университета штата Колорадо в Боулдере.

Суперсовременный центр экологического мониторинга в Панаме является первым подобным объектом, использующим исследования в области науки о Земле и космические наблюдения НАСА для раннего предупреждения руководителей стран Центральной Америки об экологических и климатических изменениях.

В пресс-релизе НАСА от 4 февраля 2005 года отмечается, что новаторская региональная система мониторинга, разработанная учеными из НАСА, получила название «СЕРВИР» - сокращение от испаноязычного названия «Региональная система визуализации и мониторинга для Мезоамерики».

февраля на церемонии открытия Панамского центра «СЕРВИР» присутствовали Президент Панамы Мартин Торрихос, руководители НАСА и официальные представители США и стран Центральной Америки.

Центр «СЕРВИР» располагает огромным интернет-архивом карт и спутниковых изображений, инструментами поддержки принятий решений и интерактивными возможностями визуализации. Он призван помогать правительствам и промышленности семи стран Центральной Америки и южных мексиканских штатов.

Система содержит дружественные к пользователю интерактивные инструменты, призванные сделать данные наблюдений за Землей и прогнозы НАСА бесплатно и легко доступными любому человеку, подключенному к Интернету.

НАСА разрабатывало эту систему в партнерстве с Агентством США по международному развитию, Всемирным банком, «Городом знаний» (Панама), Центром водных ресурсов влажных тропиков Латинской Америки и Карибского бассейна, Центральноамериканской комиссией по окружающей среде и развитию и компанией «Кейбл энд вайрлесс Панама».

В своих космических программах по климатическому мониторингу США тесно сотрудничает с Европой. Так, управление спутником "Ясон-1" (Jason 1), предназначенным для слежения за взаимодействием океанских масс и атмосферы и их воздействием на глобальный климат, было передано из Французского национального центра пространственных исследований (French Centre National d‘Etudes Spatiales) в лабораторию реактивного движения НАСА (JPL) в г. Пасадена, Калифорния. Тем самым была достигнута важная веха в реализации программы исследований, чрезвычайно важной для изучения климатических процессов на планете.

Отныне из JPL будет вестись круглосуточный мониторинг систем спутника в реальном времени, а также будут генерироваться и еженедельно передаваться на него управляющие команды. С их помощью будет определяться, в частности, текущая программа исследований. Французский центр управления спутниками в Тулузе будет решать инженерные и навигационные задачи. Обработка получаемой информации будет вестись в обеих центрах.

Спутник "Ясон-1", запущенный с авиабазы Ванденберг 7 декабря 2001 года, рассчитан на работу в течение пяти лет и призван продолжить цикл исследований топографии поверхности океана, слежения за циркуляцией мирового океана, изучения взаимодействия океана и атмосферы, улучшения прогнозов погоды и слежения за Эль-Ниньо, начатых по программе Topex/Poseidon. Спутник был изготовлен французской аэрокосмической компанией Alcatel.

Для обеспечения непрерывности поступления научных данных в работе со спутником задействованы три наземные станции слежения - в г. Уоллопс-Айленд, штат Вайоминг, в г. Покер-Флэтс, Аляска, а также французская станция Aussaguel.

На исследовательской станции "Белые горы" университета Калифорнии (г. Бишоп, США) 22 мая 2006 года состоялась встреча ученых по вопросу создания базовой станции наблюдений за глобальными климатическими изменениями в рамках программы ГЛОРИЯ (Глобальная инициатива по мониторингу и исследованиям высокогорий). На протяжении последних 3 лет здесь велись наблюдения за тем, как климатические изменения влияют на состояние растительности, почвы, фауны на 7 тестовых вершинах. Было признано, что существующая уже 55 лет станция "Белые горы" имеет большой потенциал научных исследований и может стать базовым полигоном ГЛОРИЯ.

Особое внимание в системе климатического мониторинга в США уделяется таянию льдов в Арктике. Так, два независимых друг от друга исследования, проведенных NASA с использованием разных технологий спутникового мониторинга, показали всплеск в процессе исчезновения арктического ледяного покрова в последние два года.

Одно исследование, проведенное в Лаборатории реактивных силовых установок в Калифорнии, показывает, что вечный арктический морской лед, которые обычно переживает сезон летнего таяния и сохраняется круглый год, уменьшился на 14 % всего за 12 месяцев 2004 - 2005 годов.

В целом уменьшение ледового покрова составило 720 тыс. квадратных километров, то есть область, почти равная Турции, исчезла всего за год.

Другая работа, проведенная Центром космических полетов им. Годдара в Мериленде, показывает, что скорость таяния вечного льда, составлявшая в среднем 0,15 % в год со времени начала спутниковых наблюдений в 1979 году, внезапно резко увеличилась. В две прошедших зимы скорость росла на 6 % в год, то есть увеличилась больше, чем в 30 раз.

Изменения тревожат ученых и экологов, так как существенно превышают скорость, с которой, по прогнозу компьютерных моделей, будет таять арктический лед под влиянием глобального потепления, а она и так достаточно большая.

Если изменение климата не сдерживать, весь арктический лед растает к 2070 году, и люди смогут добираться по морю до Северного полюса. Но если новая скорость таяния сохранится, арктический лед исчезнет на десятилетия раньше.

«Это последние из целого ряда недавних исследований, и все они говорят нам, что изменение климата быстрее и неприятнее, чем мы думали, - заявил Тони Берк, бывший экологический советник правительства, а ныне приглашенный профессор Имперского колледжа Лондона. - Пропасть между скоростью, с которой меняется климат, и скоростью, с которой реагируют правительства, становится бездной. Мы должны перестать думать, что это просто еще одна экологическая проблема, которой можно заняться, когда есть время и ресурсы. Надо понять, что это все более насущная угроза нашей безопасности и процветанию» (ЮНЕСКО начинает программу мониторинга глобальных изменений).

Джим Хансен, ведущий климатолог и директор Института космических исследований им. Годдара в Нью-Йорке, выступил в октябре 2006 года с предупреждением в духе "сейчас или никогда" к правительствам всего мира, включая его страну, сказав, что они должны предпринять радикальные меры, чтобы предотвратить экологическую катастрофу планетарного масштаба. Он заявил, что для стран больше не жизнеспособна позиция "все как обычно" в сфере потребления ископаемого топлива.

«Я думаю, у нас есть очень кратковременная возможность заняться изменением климата, не больше десятилетия, в лучшем случае», - заявил он (ЮНЕСКО начинает программу мониторинга глобальных изменений).

В начале своего первого срока президент Джордж Буш вывел США из Киотского протокола, по замыслу, обязывающего страны снижать эмиссию парниковых газов. Однако общественное мнение в США начинает меняться, что продемонстрировал огромный успех документального фильма "Неудобная правда", где об изменении климата поведал бывший вице-президент США, сенатор Эл Гор.

Два арктических исследования NASA, опубликованных одновременно, делают первые шаги в разработке проблемы вечного, или "многолетнего" льда, в отличие от "сезонного" льда на краю ледового поля, который тает каждое лето.

Беспокойство по поводу скорости таяния до сих пор касалось именно сезонного льда: его летнее таяние и отступление с земного массива арктической части Канады и Сибири становится все заметнее. В сентябре 2005 года он отступил до самой низкой зарегистрированной отметки. Такого быстрого уменьшения раньше не наблюдалось. "Это тревожно, - заявил Джой Камисо, возглавлявший исследование Годдара. - Мы стали свидетелями уменьшения морского льда на 6 % в год в течение двух последних зим, и это, вероятнее всего, результат потепления из-за парниковых газов" (ЮНЕСКО начинает программу мониторинга глобальных изменений).

Д-р Сан Нгьем, возглавлявший группу, которая проводила исследование в Лаборатории реактивных силовых установок, заявил, что в предыдущие годы имелась некоторая изменчивость в состоянии вечного арктического льда. "Но она гораздо меньше и носит региональный характер, - заявил он. - Однако изменение, которое мы видим в 2004 - 2005 годах, огромно".

Британский профессор Джулиан Даудесвелл, директор Института полярных исследований им. Роберта Скотта в Кембридже, согласился, что изменения, продемонстрированные в ходе американских исследований, "огромны", добавив: "Остается увидеть, сохранится ли скорость изменений в последующие годы".

Уходящий 2005 год стал самым теплым в северном полушарии за всю историю метеонаблюдений. Об этом сообщили специалисты Агентства по климату США.

Вследствие этого уровень воды в арктических морях упал до рекордно низкой отметки, а площадь крупных ледников уменьшилась на несколько километров. По мнению руководителя центра климатического мониторинга США Джея Лоримора сокращение "снежных шапок" на севере может снизить способность региона отражать солнечную радиацию, что, в свою очередь, приведет к дальнейшему потеплению.

Рекордно высокие средние температуры по всему земному шару были отмечены в 1998 году. Как полагают специалисты, причиной феномена стало влияние тихоокеанского течения Эль-Ниньо. «Тенденции достаточно остры, … мы уже вернулись к показателям того примечательного периода», - сказал Лоримор (Десятилетие на спасение планеты). Но 2005 год стал практически таким же теплым и без влияния морских потоков.

Некоторые ученые видят причину этих катаклизмов в загрязнении окружающей среды. Однако другие полагают, что нынешняя ситуация является естественным природным процессом и не связана с деятельностью человека. Проблема глобальных климатических изменений объявлена приоритетной на саммите стран "большой восьмерки" в Глениглс (Шотландия) в июле этого года.

В настоящей главе отражены и обобщены существующие точки зрения специалистов различных стран и международных организаций на климатический мониторинг и службу сбора климатических данных.

В заключение следует еще раз подчеркнуть необходимость выделения из большого числа характеристик природной среды и факторов воздействия наиболее важных, приоритетных с точки зрения удовлетворения поставленным задачам, таких, как получение основных климатических данных для решения прикладных задач, определение характеристик состояния климатической системы и факторов воздействия на это состояние, необходимых для изучения и понимания изменений и колебаний климата в различных масштабах, выделения антропогенных воздействий и эффектов климатических изменений.

Наиболее актуальной задачей является организация такой системы мониторинга, с помощью которой стало бы возможным (конечно, в сочетании с моделированием климата и другими подходами) надежное выделение антропогенных и других эффектов и воздействий, связанных с наибольшим влиянием на климат и его изменения.