Климат в повседневной жизни человека

Окружающая среда (неважно, нравится нам это или нет) определяет стиль и качество нашей повседневной жизни. Трудно назвать какую‑либо сферу человеческой деятельности, не подверженную ее влиянию. Да и сам человек не в состоянии избегнуть такого влияния: вспомним, к примеру, различия в темпераментах южан и северян.

Издревле само существование человека зависело от того, насколько хорошо он был приспособлен к среде своего обитания. Сегодня благодаря накопленному тысячелетиями опыту и достижениям науки и техники, речь скорее идет о степени комфортности жизни. Говоря о комфортности, мы имеем в виду только привычный уклад жизни, поскольку, увы, и сегодня люди иногда попадают в экстремальные ситуации в результате техногенных аварий или природных катаклизмов. Безусловно, такой уклад сильно отличается у людей разных национальностей, религиозных конфессий и просто различного материального достатка. Однако, несмотря на различия, у всех укладов имеется ряд общих атрибутов.

Во‑первых, современный человек нуждается в крыше над головой. «Мой дом – моя крепость», – говорят англичане. И эта крепость оберегает хозяина не только от вторжения непрошенных гостей, но и от обычных капризов погоды. Для защиты от ветра и зимнего холода подбирают специальные строительные материалы, применяют двойное и тройное остекление окон, отапливают дома. Летом же, спасаясь от жары, используют кондиционеры. При проектировании зданий в расчетах учитываются климатические данные о температуре воздуха, скоростях ветра и уровнях солнечной радиации.

Основной климатической характеристикой при этом служит температура наиболее холодной пятидневки, которая может наблюдаться в данной местности (именно за пять дней температура в неотапливаемом кирпичном доме становится равной температуре наружного воздуха).

Первостепенное внимание уделяется повышению теплозащитных свойств наружных стен, чердачных перекрытий и заполнений световых проемов: благодаря таким мерам в ряде стран (Дания, Германия, США и др.) затраты на отопление удалось снизить на 30–40 %. Энергетическая проверка зданий Санкт‑Петербурга показала, что возможная экономия энергии на нужды отопления и горячего водоснабжения составляет 15 600 ГВт (1 ГВт = 1·10⁹ Вт) в год. При строительстве зданий их ориентируют так, чтобы помещения освещались естественным светом зимой не менее трех часов.

В последнее время стало возможным строить так называемые «энергоэффективные» дома, в которых не используется стандартная система отопления. Ограждающие конструкции (стены и окна) при обеспечении их специальными панелями нагреваются от Солнца. При этом окна «следят» за Солнцем, поворачиваясь вслед за его движением по небосводу. Глубокие подвалы такого дома аккумулируют летнее тепло для зимнего обогрева, а зимний холод – для охлаждения здания летом. В таком «энергоэффективном» здании расположен Секретариат Всемирной метеорологической организации в Женеве. В Москве в качестве эксперимента подобный комплекс построен в районе Филевский парк. Он обогревается и освещается при помощи энергии Солнца и ветра. Во дворе этого комплекса есть даже солнечная установка для жарки шашлыка… В южных регионах строительство подобных домов могло бы привести к значительному энергосбережению, а потому очень выгодно для экономики этих территорий. В смерче– и сейсмоопасных районах применяются специальные строительные технологии для возведения и оборудования зданий повышенной прочности.

Во‑вторых, хоть и «не хлебом единым жив человек», но производство продовольствия, несомненно, было, есть и будет первейшей задачей мировой экономики. Продуктивность сельского хозяйства больше, чем другие сектора экономики, зависит от климата. Солнечная радиация активно участвует во всех процессах развития животного и растительного миров. Дожди поливают как естественную растительность, так и посевы сельскохозяйственных культур. В то же время ранние заморозки могут уничтожить эти посевы. От сильного ветра происходит полегание зерновых. При переувлажнении почвы возможно вымокание растений. Влияние неблагоприятных погодных условий на сельскохозяйственные культуры очень велико. Даже при получении своевременного прогноза природного катаклизма редко удается предпринять что‑либо для защиты посевов. Но приспособиться к изменчивым климатическим условиям вполне возможно, выбрав устойчивые культуры или применив более прогрессивную агротехнику.

Основным показателем значимости климата для сельского хозяйства является биоклиматический потенциал. Это комплексная характеристика температурного режима, влагообеспеченности, биологической продуктивности типов почвы и климата в целом. Максимальные значения этого показателя в России отмечаются в зоне влажных субтропиков (Краснодарский край, Адыгея), а самый низкий потенциал, естественно, на побережье Северного Ледовитого океана.

В‑третьих, современный человек, «перешагнув» стадию ведения натурального хозяйства, живет в условиях разделения труда не только в национальном, но и международном масштабах. И потому сильно зависим от развития различных секторов производства и организации перевозок. Технические изделия, функционирующие под открытым небом, например транспортные средства, многие виды строительной техники, ряд энергетических устройств и т. п., создаются в разном «климатическом исполнении» в соответствии с макроклиматическим районированием для технических целей. Особенно важны температурные условия в холодных районах и температурно‑влажностные – в теплых. На севере при низкой температуре воздуха металл становится хрупким и ломким, а мелкий колючий снег забивает все отверстия и проникает даже в кабину водителя. Во влажном жарком климате технические изделия подвергаются интенсивной коррозии и потому быстро выходят из строя.

Все службы железнодорожного и автомобильного транспорта в той или иной степени зависят от погодных и климатических условий. Когда сильный снегопад заносит железнодорожные пути, на узловых станциях возникают авралы. Срочно вызываются бригады рабочих, которые вручную очищают стрелки перевода поездов с одного пути на другой. Автоматика с этой задачей не справляется. При очень низкой температуре воздуха выходит из строя система сигнализации, и красный свет светофора на путях может самопроизвольно смениться на зеленый, что, естественно, создаст серьезную аварийную ситуацию.

Наверно, немногие знают, что характерные для данной местности направление и скорость ветра на пути следования определяют длину железнодорожных составов: преобладание попутного ветра на железнодорожной магистрали позволяет удлинить состав, а встречный ветер вынуждает его укоротить.

Автомобильному движению мешает, прежде всего, наличие наледи на дорогах и плохая видимость. Для ликвидации гололедицы приходится менять шины или применять различные антигололедные реагенты.

В‑четвертых, необходимость обеспечения нормального развития сельскохозяйственных, промышленных и транспортных предприятий, бесперебойной работы жилищно‑коммунальных служб и т. д. вызывает постоянно растущую потребность в увеличении энергетических ресурсов. Добыча ископаемого топлива, основа сегодняшнего относительного благополучия России, дает возможность обеспечивать наши (и не только наши) повседневные нужды в энергетике, однако не секрет, что ценой этого благополучия является существенное ухудшение экологической обстановки в местах его добычи. Более того, сжигание ископаемого топлива является одним из основных источников эмиссии парниковых газов в атмосферу. А это, как уже не раз отмечалось, ведет к глобальному потеплению климата. Поэтому уже довольно давно в мире предпринимаются попытки разработки новых, экологически чистых энергоресурсов.

Предполагаемые грядущие изменения климата неодинаково скажутся на жизни людей в различных регионах Земли. Существенной особенностью нашей страны является то, что две трети ее территории находится в зоне вечной мерзлоты. Нетрудно догадаться, что глобальное потепление климата станет причиной ее таяния. При этом произойдет (и уже происходит!) деформация так называемых линейных сооружений, т. е. автомобильных и железных дорог, нефте– и газопроводов. Возможны даже разрывы трубопроводов и разлив нефти. Так, на нефтепроводе Месояха‑Норильск за один год произошло 16 разрывов трубопровода. Многие здания в районах вечной мерзлоты начинают разрушаться. В Якутске 60 % зданий имеют трещины, в Амдерме же домов с трещинами около 90 %, правда, трещины образуются не только в результате таяния вечной мерзлоты, но и вследствие техногенных факторов: старения оборудования, несоблюдения технических норм и т. п.

Меняющийся климат отражается и на здоровье населения. Тяжелые негативные последствия имеют «волны тепла» и «волны холода», особенно первые, которые уносят больше жизней, чем все опасные метеорологические явления вместе взятые. Дело в том, что от жары очень трудно спастись. Энергетическое кондиционирование не всегда приносит пользу. В жарких странах в кондиционерах нередко обитают болезнетворные бактерии, вредит здоровью и переход из кондиционированного помещения на открытый воздух и обратно. При наступлении жары число инфарктов и инсультов резко возрастает, обостряются заболевания сердечно‑сосудистой и дыхательной систем. Если к «волнам холода» человечество в значительной степени адаптировалось, по отношению к жаре этого сделать пока не удается. Следует ожидать, что глобальное потепление вызовет возрастание повторяемости и интенсивности «волн тепла».

Изменения климата, вероятно, найдут свое проявление и в увеличении количества бедствий и катастроф. Для нейтрализации климатических воздействий или хотя бы уменьшения причиняемого ими ущерба экономике и вреда здоровью людей, метеорологи разработали методы так называемого «раннего предупреждения» об опасных и стихийных метеорологических явлениях, т. е. разработали методики прогноза большой заблаговременности, а также методы мониторинга (слежения) за нарастанием интенсивности опасных метеорологических явлений. Эти методы помогают людям спасаться от погодных бедствий, т. е. действует принцип «предупрежден – значит вооружен». В США, где очень высока частота возникновения стихийных бедствий (тропические циклоны, торнадо и др.), заблаговременная осведомленность о них населения и поведенческие рекомендации позволяют значительно уменьшить число жертв. Во всяком случае, в США не могло случиться того, что произошло в Индонезии при возникновении цунами: после отступления первой волны люди бросились на берег спасать свои вещи и собирать выброшенные на берег дары океана, и их накрыло второй, более мощной волной.

Первые службы, задачей которых было прогнозирование экстремальных погодных явлений, были созданы в конце ХIХ века в регионах, наиболее подверженных нашествию тропических циклонов (ураганов и тайфунов), – на восточных побережьях Северной Америки и Юго‑Восточной Азии. Статистика числа ураганов, начиная с 1850 г., в первом из этих регионов приведена на рис. 26, где точками отмечено число ураганов, черным – сглаженная кривая, построенная по этим данным, серым – отклонение от температуры поверхности воды в восточной тропической части Атлантического океана относительно 1930 г. (там отклонение равно нулю). Как видно из рисунка, в начале ХХ века число ураганов невелико, однако оно заметно возрастает в 1940–1950 гг. и особенно в период глобального потепления с 1980‑х гг. Очевидна взаимосвязь обеих кривых, что неудивительно: как показали наблюдения, образование тропических циклонов происходит, когда температура поверхности океана не ниже 26 °C.

Рис. 26. Частота тропических циклонов и отклонения температуры поверхности воды в восточной части Атлантического океана в период с 1850 г. по настоящее время

На рис. 27 показан рост среднегодового количества природных катастроф в мире за последние полвека.

Налицо резкое увеличение общего числа катастроф (в 2000–2001 гг. среднегодовое число стихийных бедствий возросло в 5 раз по сравнению с 1965–1969 гг.), а с ним и увеличение нанесенного ими общего ущерба. Отметим большую долю в этом атмосферных причин: лепта землетрясений и оползней составляет лишь 20 %, все остальное «обеспечивает» атмосфера посредством тропических циклонов, засух и сильных дождей.

Необходимо отметить, что принятые в ХХ веке меры предупреждения позволили заметно сократить число человеческих жертв (например, ураганы в Галвестоне 1900 г. и «Катарина» 2005 г. унесли 8000 и 1300 человеческих жизней соответственно). В то же время материальный ущерб, напротив, стремительно нарастал от незначительного в начале ХХ века до огромного – более 100 млрд долларов США – в случае с вышеупомянутой «Катариной». Это связано с постоянным улучшением технического оснащения, инфраструктуры, а с ними и резким увеличением их стоимости на поражаемых ураганами территориях.

Рис. 27. Рост среднегодового количества природных катастроф в мире (по пятилетним периодам)

По сообщениям СМИ, 2011 г. побил все рекорды по материальному ущербу от катаклизмов, составившему около 370 млрд долларов США.

Засухи и наводнения, в отличие от ураганов, охватывают более значительные площади и затрагивают жизненные интересы несравненно большего числа людей. Ущерб от них – не меньше, да и распространены они практически по всем площадям суши, а в океане их «заменяют» шторма (бури): на них приходится каждая пятая катастрофа. Потепление климата ведет к увеличению количества осадков, прежде всего ливневых, и, следовательно, способствует наводнениям. Число таких сильных ливней и наводнений в южных регионах России в последние годы увеличилось (так же, как и в крупных городах – Москве, Ростове и др.). А памятная июльская жара 2010‑го сопровождалась сильной засухой. В течение ряда лет от засух страдали и южные страны Западной Европы. По модельным прогнозам, развитие глобального потепления будет стимулировать дальнейший дефицит осадков в зонах интенсивного сельскохозяйственного производства, как раз весной и летом – в период, как говорилось в советских газетных передовицах, «борьбы за урожай».

Не обходят стороной катастрофы и восточные просторы России. Раннее таяние снега, например, в южной Сибири, приводит к образованию паводковых вод в верхней южной части больших сибирских рек при сохранении льда в их средней и верхней частях на севере. В результате происходит сильное затопление талыми водами в руслах этих рек, вынуждающее разрушать взрывами лед в их нижней части и в устьях.

Эти обстоятельства при ожидаемом росте осадков и потеплении будут еще более катастрофичны в будущем, а потому необходимы специальные меры по защите находящихся в руслах этих рек населенных пунктов от регулярного затопления. Тот же самый рост зимних осадков будет вызывать учащение сильных снежных бурь и заносов на дорогах. Таким образом, будущий климат обещает быть щедрым на погодные природные катаклизмы.

На первый взгляд, потепление климата должно стать благом для большой в целом холодной страны. Однако есть и «обратная сторона медали». Остановимся на плюсах и минусах грядущих изменений климата для России.

1. Потеплеют зимы – уменьшатся затраты на отопление домов. В то же время накатывающиеся летом горячие «волны» (подобно наблюдавшимся в 2010 г.) вынудят развивать систему кондиционирования воздуха в северных российских городах, в которых ранее нужды в ней не было. Энергозатраты на кондиционирование всегда намного (в несколько раз) превышают энергозатраты на отопление. В обычных условиях кондиционирование в помещениях работает значительно меньше времени, чем их обогрев. Установка систем кондиционирования – удовольствие не из дешевых, при этом эти системы обречены на простой в течение бо́льшей части года. Возможное инженерное решение данной проблемы – использование «тепловых насосов» при строительстве современных домов. В Западной Европе таким образом совмещают отопление и охлаждение жилых помещений.

2. Согласно законам физики, повышение температуры воздуха влечет за собой увеличение его влажности и влагооборота в нижней атмосфере и на подстилающей поверхности. Как следствие, усиление испарения и осадков, причем зачастую в виде сильных ливней и снегопадов, наблюдать которые уже «имели удовольствие» жители севера Европейской территории России две последние зимы. Но это «удовольствие» было бы неполным без последующих затоплений территорий, наводнений, снежных заносов, оползней и прочих «сюрпризов». А чтобы такие «житейские радости» не слишком докучали, необходимы специальные меры по укреплению берегов рек, водохранилищ, ливневых канализаций в городах и др.

3. Благодаря потеплению на полях и в садах смогут расти теплолюбивые культуры. Однако расширение ареала южных растений на север требует серьезной подготовки. В первую очередь, это касается почвы сельскохозяйственных угодий. Не обойтись и без заготовки соответствующих видов удобрений и химикатов для борьбы с вероятными нашествиями южных вредителей растений и насекомых – разносчиков болезней, прежде всего малярии. Даже перечисленное не осуществить в одночасье, а на очереди необходимость развития всей сельскохозяйственной инфраструктуры, поскольку «переселение» южных растений вызовет необходимость развития на новых местах определенных отраслей их производства и обработки. Тем более что, согласно имеющимся прогнозам, многие южные территории станут более засушливыми, а значит, менее пригодными для выращивания на них традиционных ныне культур. Ожидается также аналогичное, впрочем, довольно медленное, продвижение на север – в тундру, в вечную мерзлоту – лесов. Выстраивание инфраструктуры в этих сложных условиях – дело очень дорогое и не очень изученное. Имеющийся современный опыт дает скорее отрицательные результаты, и потому жизненно необходимы новые научно‑технические подходы к решению этой задачи.

4. В результате грядущего потепления увеличатся сроки навигации на Северном морском пути и крупных реках Сибири и севера Европейской территории России. Это обстоятельство имеет очень большое значение не только для нашей страны, но и для всего мира: изменятся направление и объемы грузопотоков между Европой и тихоокеанской Азией, а также между пунктами северного побережья Евразии и портами этих регионов. С учетом того, что транспортные расходы должны сильно сократиться и что в этом регионе находится немало месторождений углеводородов и других полезных ископаемых, радужные перспективы развития северного российского побережья сравнимы разве что с картиной будущего Васюков, нарисованной Остапом Бендером. Но в отличие от последней, данные перспективы – реальные и не слишком отдаленного будущего!

Как видим, потепление принесет как положительные, так и отрицательные изменения в нашу жизнь. И к последним следует готовиться заранее. Времени для благодушия уже нет!