Клімат нашої планети – це сукупність всіх погодних явищ. Основні його показники – це атмосферний тиск, вологість повітря, хмарність та атмосферні опади. Величезний вплив на те, яким буде клімат на певній території, має і те, де знаходиться регіон. У залежності від положення на земній кулі для різних кліматів, в різних частинах світу характерні різні склади повітря і різні показники циркуляції атмосфери. Суша і море, океанічні течії, маси атмосфери, гравітаційний вплив Місяця, світність Сонця – все це створює складну систему клімату на Землі. І останнім часом все більше уваги приділяється спостереженню за параметрами клімату. Чому так, навіщо нам потрібен кліматичний моніторинг і які функції він виконує – про все розказано в цій статті.
Історія спостереження за погодою
Вміння передбачати погоду завжди було важливим для людства. Від пролитої на землю дощів залежав врожай, а посушливі роки легко могли стати причиною справжньої катастрофи. Саме тому знати, як і чому змінюється погода, було неймовірно важливо. У давні часи ніхто не займався кліматичних моніторингом погоди і клімату, ця задача лежала на шаманів, передвісником і просто мудрих людей, які за роки життя вивчили закономірності погодних явищ. Саме тому до цих пір серед майже всіх народів світу поширені повір’я та прикмети, які прогнозують погоду.
Нинішній час
В XX і XXI столітті, ситуація, звичайно, кардинально змінилася. Для кліматичного моніторингу сьогодні залучаються величезні обчислювальні потужності, складні прилади і обладнання. Зараз зчитуються найдрібніші зміни в параметрах, які приховані від людського ока. Наприклад, вчені, які моніторять погоду і клімат, також спостерігають за рухами літосферних плит, накопиченням магми і багатьом іншим. І все ж, в часи, коли ми перестали так сильно залежати від врожаю, а дощ, що випав не в той час, стає лише дрібною неприємністю – навіщо ми стежимо за кліматом?
Моніторинг кліматичних параметрів
Хоч ми й перестали залежати від примх погоди, але в чомусь клімат впливає на нас навіть сильніше, ніж тисячоліття тому. В цьому, звичайно ж, винні ми самі. Взяти, наприклад, озонові діри – люди, які проживають під ними, в рази більш схильні до ризику раку шкіри. Або танення льодів, потроху підвищує рівень світового океану, що загрожує затопленням в недалекому майбутньому багатьох прибережних міст, теж впливає на нас. А глобальне потепління? Вчені ще не визначилися: чи дійсно воно відбувається з нашої вини, або ж наша планета просто переживає такий природний цикл. Моніторинг кліматичної системи повинен допомогти нам відповісти на це питання.
Спостереження за погодою – це багаторівнева система. Почнемо з детального моніторингу, який відстежує зміну буквально одного-двох параметрів в рамках дуже маленькою екосистеми (наприклад, рівень осушення болота). Локальний займається тим же, але у великих масштабах. Регіональний моніторинг відстежує зміни клімату, погоди і екологічних умов регіону, національний стежить за загальним екологічним станом країни, а глобальний, як і випливає з назви – стежить за параметрами всього світу.
Класифікації
Класифікація систем моніторингу часто ґрунтується на відмінностях в методі спостереження за кліматом. Перший вид – хімічний моніторинг, в рамках якого ведеться спостереження за хімічним складом та його зміною в атмосфері, водних масах, ґрунтах, опадах, рослинності і навіть у тварин. Саме про нього ми найчастіше чуємо, коли мова заходить про сумний стан екології і повітря.
Другий – це фізичний моніторинг, який знаходиться не настільки на увазі, як хімічний, адже він стежить за параметрами, які рідко безпосередньо впливають на наше життя, але можуть це зробити в подальшому – це радіація, електромагнітні випромінювання і шуми.
І останній – біологічний, він відстежує стан природи за биоиндикаторам, тобто живим організмам, які живуть в середовищі, починаючи від бактерій і закінчуючи великими тваринами.
Основні завдання моніторингу
Основним завданням, звичайно, є виявлення в екосистемах змін антропогенного характеру, тобто завданих людьми. Однак не менш важливим є спостереження за параметрами, які допоможуть виявити природні катаклізми на ранніх етапах. Так, наприклад, за кожним діючим вулканом ведеться пильне спостереження і момент його виверження можна передбачити практично зі 100-відсотковою точністю. Землетруси, зафіксовані в океані, дають можливість дізнатися про наближення цунамі і евакуювати людей з небезпечної зони. Урагани, за народженням і освітою яких зараз стежать із космосу, вже давно стали відмінно прогнозованими і куди менш небезпечними, ніж раніше. Однак кліматичний моніторинг недосконалий, і людству є куди рости в цій сфері.
Як відбувається збір даних?
Щоб вираховувати закономірності погоди і клімату кліматичних моніторингом, треба знати історію. Вчені вивчають різні фізичні предмети, які проливають світло на те, якою була погода тисячі і мільйони років тому. Відкладення на дні морів і океанів, кільця на деревах і багато іншого відображає коливання клімату протягом багатьох тисяч років. Завдяки цим відкриттям, наприклад, був винайдений радіовуглецевий аналіз, який дозволяє точно визначити вік знахідки. А порівняння минулого клімату з сучасним дає можливість визначити рівень антропогенних ефектів. Природно, у таких масштабних проектах задіяні вчені всіх країн.
Про погоду
Кліматичний моніторинг погоди – це також міжнародне заняття. Дані, зібрані штучними супутниками Землі, а також тисячами станцій метеоспостереження, вступають в міжнародні дата-центри, де обробляються і аналізуються. Передбачена таким чином погода, в подальшому поширюється національними службами і потрапляє в новинні зведення всіх країн. Так як погода – вкрай мінливе явище, то дані з міжнародного центру запитуються по кілька разів на день і постійно оновлюються. Більш-менш точно визначити погоду можна тільки на день-два, але точність таких прогнозів не 100-відсоткова, абсолютно точно можна дізнатися погоду лише на 10-12 годин вперед. А для довгострокових прогнозів використовуються більше статистичні дані про погоду минулих років, які, зрозуміло, не можуть давати гарантій.
Міжнародний моніторинг
Ще в 1975 році, об’єднавши зусилля, світове співтовариство створило систему глобального моніторингу навколишнього середовища – ПЕРЛИН. З тих пір сфера міжнародних відносин розвивалася, і з середини 2000-х років у світі реалізується міждержавний проект глобальної системи вивчення Землі, який координується зусиллями Групи зі спостереження за Землею. В роботі довгострокового проекту беруть участь більше 70-ти країн, у число яких входить і Росія.
Основним завданням проекту є прискорення об’єднання в єдину інформаційну систему більшості джерел даних про навколишнє середовище. Розвиток комп’ютерних технологій вже зараз дозволяє об’єднувати величезну кількість даних у струнку систему, придатну для аналізу і просту для користувача. Успіхом проекту у віддаленому майбутньому може вважатися створення системи, автоматично і з великою точністю пророкує погодні явища і катаклізми.
Станції спостереження в Росії
Кліматичний моніторинг в СНД – досить розвинена галузь. Зараз спостереження за кліматом ведуть близько 900 станцій. Деякі з них працюють ще з часів Радянського Союзу, а деякі добудовані і обладнані вже після розпаду. З них близько 700 моніторять температуру атмосфери, і близько 100 станцій стежать за потоками повітря. Всі дані, отримані ними, фіксуються і обробляються на місячному базисі, а кожен архів з даними проходить обов’язкову перевірку на відхилення, ці відхилення можуть виникнути внаслідок поломки або несправності приладу. Щодоби в міжнародні центри відправляються дані з приблизно 230 станцій.
Крім параметрів, необхідних для моніторингу клімату та погоди, у Росії збираються та глобальні дані. Наприклад, дані про зміну снігового покриву на європейській території Росії, сезонні зміни плавучого льоду в Каспійському морі. Збираються дані про площі та обсязі морського льоду в Антарктиці і в західній частині Арктики. Всі ці параметри вкрай важливі для розуміння глобальних атмосферних процесів.
Майбутнє екологічного моніторингу
На даний момент кліматичний моніторинг зробив великий крок вперед у порівнянні з минулим століттям. Однак для поліпшення і уточнення прогнозів необхідно ще багато чого зробити. Наприклад, із-за недосконалості техніки і математичних моделей на даний момент вкрай утруднений повноцінний моніторинг погоди над світовим океаном. Монітор погоди і клімату досі відбувається з використанням застарілого фізично і морально устаткування. Вуличні прилади на метеорологічних станціях досі включають в себе банальні ртутні термометри і відра для визначення кількості опадів. Деякі країни не беруть участь в міжнародних проектах по стеженню за кліматом, знижуючи тим самим кількість одержуваних людством даних. Ведуться постійні суперечки про економічну доцільність поліпшення систем моніторингу. Отримані висновки про людський вплив на природу часто ігноруються, не всі країни приймають хоч якісь заходи щодо поліпшення ситуації.
В результаті, хоч людство просунулося далеко в питанні кліматичного моніторингу, до створення та впровадження повноцінних математичних моделей, які будуть передбачати хоча б погоду з величезною точністю, ще дуже далеко.
