Мазмуну:

Токойлор климатты жөнгө салат жана шамалды пайда кылат - Биотикалык насос теориясы
Токойлор климатты жөнгө салат жана шамалды пайда кылат - Биотикалык насос теориясы

Video: Токойлор климатты жөнгө салат жана шамалды пайда кылат - Биотикалык насос теориясы

Video: Токойлор климатты жөнгө салат жана шамалды пайда кылат - Биотикалык насос теориясы
Video: Parlamentarizm Sabaktary 13042017 2024, Март
Anonim

Санкт-Петербургдагы өзөктүк физика институтунун ядролук физики Анастасия Макариева он жылдан ашык убакыттан бери Орусиянын тайга токойлору Азиянын түндүк аймактарынын климатын жөнгө салат деген теорияны жактап келет. Көптөгөн батыш метеорологдору аны менен макул эмес, бирок Орусиядагы өкмөт жана илимпоздор бул теорияга кызыгышат.

Жыл сайын жайлоодо, күн узарган сайын Анастасия Макариева Санкт-Петербургдагы лабораториясынан чыгып, Орусиянын түндүгүндөгү чексиз токойлорго эс алууга кетет. Ядролук физик Ак деңиздин жээгинде, карагайлардын жана карагайлардын арасына чатыр тигип, аймактын учу-кыйырсыз дарыяларында байдарка менен сүзүп, жаратылыш менен аба ырайын жазып алат. "Токой менин жеке жашоомдун чоң бөлүгү" дейт ал. Түндүккө жыл сайын 25 жыл зыярат кылуу үчүн, алар анын кесиптик жашоосунун маанилүү бөлүгү болуп калды.

Макариева он жылдан ашык убакыттан бери өзүнүн устаты жана Петербургдагы Ядролук физика институтунун (ПНПИ) кесиптеши Виктор Горшков менен биргелешип иштеп чыккан Россиянын бореалдык (тайга) токойлору, эң чоң токойлор кантип түзүлөт деген теорияны коргоп келет. Жерде Түндүк Азиянын климатын жөнгө салат. Бул жөнөкөй, бирок кеңири масштабдуу физикалык теория дарактардан дем чыгарган суу буусунун шамалды жаратаарын сүрөттөйт - бул шамалдар континентти кесип өтүп, Европадан нымдуу абаны Сибирь аркылуу, андан ары Монголия менен Кытайга ташыйт; бул шамалдар Чыгыш Сибирдин гигант дарыяларын азыктандырган жамгырларды ташыйт; бул шамалдар Кытайдын түндүк түздүгүн, планетадагы эң жыш өлкөнүн дан кампасын сугарып турат.

Көмүр кычкыл газын сиңирип алуу жана кычкылтек менен дем алуу жөндөмдүүлүгүнөн улам чоң токойлор көбүнчө планетанын өпкөлөрү деп аталат. Бирок Макариева менен Горшков (ал өткөн жылы каза болгон) алар да анын жүрөгү экенине ынанышат. Макариева: «Токойлор татаал, өзүн-өзү кармай турган жамгыр системасы жана Жердеги атмосферанын циркуляциясынын негизги фактору» дейт. Алар абага эбегейсиз чоң көлөмдөгү нымды айлантып, бул сууну бүткүл дүйнөгө айдаган шамалдарды жаратат. Бул теориянын биринчи бөлүгү - токойлор жамгыр жаайт - башка илимпоздордун изилдөөлөрү менен шайкеш келет жана токойлорду кыюу күчөгөн маалда суу ресурстарын башкарууда көбүрөөк эсте калат. Бирок экинчи бөлүгү, Макариева биотикалык насос деп атаган теория алда канча талаштуу.

Иштин теориялык маалыматтары - анча белгилүү эмес журналдарда болсо да - жарыяланган жана Макариеваны кесиптештердин чакан тобу колдогон. Бирок биотикалык насос теориясы бир топ сынга кабылды - өзгөчө климаттык моделдер. Кээ бирөөлөр насостун таасири анча деле чоң эмес деп эсептесе, башкалары аны таптакыр четке кагышат. Жыйынтыгында Макариева сырттан келген адамдын ролун тапты: моделди иштеп чыгуучулардын арасында теориялык физик, батыш окумуштууларынын арасында орус жана эркектер башкарган аймактагы аял.

Бирок, эгерде анын теориясы туура болсо, анда океандардан бир топ алыс болгонуна карабастан, эмне үчүн токойлуу континенттердин ички бөлүгүндө жаан-чачындын жээгиндегидей көп болорун жана эмне үчүн дараксыз материктердин ички бөлүгүндө, тескерисинче, адатта кургак. Бул ошондой эле токойлор - орус тайгасынан Амазонканын тропикалык токойлоруна чейин - аба ырайы жакшы болгон жерде эле өспөй турганын билдирет. Алар өздөрү жасашат. Норвегиянын Жашоо илимдер университетинин токой экологу Дуглас Шейл: «Мен окугандарымдан биотикалык насос иштеп жатат деген тыянакка келдим. Дүйнөдөгү токойлордун тагдыры сөз болуп жаткандыктан: «Бул теориянын туура экенине кымындай да мүмкүнчүлүк болсо да, аны так аныктоо керек» дейт.

Метеорология боюнча көптөгөн окуу китептеринде дагы эле табияттагы суунун айлануу схемасы келтирилген, мында булуттарда конденсацияланып, жамгыр түрүндө түшкөн атмосфералык нымдуулуктун негизги себеби океандын бууланышы болуп саналат. Бул схема толугу менен гигант фонтандар сыяктуу иш-аракет кылган өсүмдүктөрдүн жана өзгөчө дарактардын ролун четке кагат. Алардын тамырлары фотосинтез үчүн топурактан сууну тартат жана жалбырактардагы микроскопиялык тешикчелер пайдаланылбаган сууну абага буулатат. Бул процесс - тердөөнүн бир түрү, дарактарда гана - транспирация деп аталат. Ошентип, бир жетилген дарак күнүнө жүздөгөн литр сууну бөлүп чыгарат. Жалбырактардын аянты чоң болгондуктан, токой көбүнчө бирдей өлчөмдөгү сууга караганда абага көбүрөөк ным бөлүп чыгарат.

Жамгыр парады

"Учуучу дарыялар" деп аталгандар - токойлордон чыккан суу бууларын өзүнө сиңирип, алыскы суу объектилерине жамгырды жеткирүүчү үстөмдүк кылган шамалдар. Талаштуу теория токойлордун өзү шамалды башкарат деп болжолдойт.

Биотикалык насос теориясына ылайык, токойлор жамгырды гана эмес, шамалды да жаратат. Суу буусу жээктеги токойлордо конденсацияланганда абанын басымы төмөндөп, нымдуу океандын абасын соргон шамалдар пайда болот. Транспирация жана конденсация циклдери жамгырды миңдеген километр ички тарапка алып бара турган шамалдарды жаратат.

Ошентип, Кытайдагы жаан-чачындын болжол менен 80% Транссибирь учкан дарыясынын эсебинен батыштан келет. Ал эми учкан Амазонка дарыясы Түштүк Американын түштүк-чыгыш бөлүгүндөгү жаан-чачындын 70% камсыз кылат.

1979-жылы бразилиялык метеоролог Энеас Салати Амазонка бассейнинен келген жамгыр сууларынын изотоптук курамын изилдегенге чейин бул экинчи нымдуулуктун аш болумдуу жамгырдын пайда болушундагы ролуна көңүл бурулбай келген. Транспирация жолу менен кайтып келген суунун курамында океандан бууланган сууга караганда оор кычкылтек-18 изотопу бар молекулалар көп экени белгилүү болду. Ошентип, Салати Амазонкадагы жаан-чачындын жарымы токойдун бууланышынын натыйжасында түшкөнүн көрсөттү.

Метеорологдор 1,5 километрге жакын бийиктикте токойдун үстүнөн атмосфералык реактивдүү учакка байкоо жүргүзүштү. Бул шамалдар - жалпысынан Түштүк Американын төмөнкү реактивдүү агымы деп аталат - Амазонка аркылуу батыштан чыгышты көздөй жарыш велосипединин ылдамдыгы менен согот, андан кийин Анд тоолору аларды түштүккө сүйрөт. Салати жана башкалар бөлүнүп чыккан нымдуулуктун басымдуу бөлүгүн дал ошолор ташыган деп болжолдошуп, аларды «учкан дарыя» деп аташкан. Бразилиянын Улуттук космостук изилдөө институтунун климатологу Антонио Ноптун айтымында, учуп бараткан Амазонка дарыясы бүгүнкү күндө анын астындагы гигант Жердин дарыясындай сууну алып жүрөт.

Бир нече убакыт бою учкан дарыялар Амазонка бассейни менен гана чектелди деп ишенишкен. Бирок 1990-жылдары Дельтф технология университетинин гидрологу Хуберт Савениже Батыш Африкада нымдуулуктун рециркуляциясын изилдей баштаган. Аба ырайынын маалыматтары боюнча гидрологиялык моделди колдонуп, ал жээктен канчалык ичкери болсо, токойлордон түшкөн жаан-чачындын үлүшү ошончолук жогору болорун аныктады - ички аймактарда 90% га чейин. Бул ачылыш ички Сахелдин эмне үчүн кургап баратканын түшүндүрөт: жээктеги токойлор акыркы жарым кылымда жок болуп кеткен.

Savenierдин окуучуларынын бири Рууд ван дер Энт өзүнүн идеясын нымдуу аба агымынын глобалдык моделин түзүү менен иштеп чыккан. Ал жаан-чачынга, нымдуулукка, шамалдын ылдамдыгына жана температурага байкоолорду жана буулануу менен транспирациянын теориялык баалоолорун бириктирип, дарыялардын бассейндеринен тышкары масштабда нымдуулукту ташуунун биринчи моделин түзгөн.

2010-жылы Ван дер Энт жана анын кесиптештери бүткүл дүйнөлүк жаан-чачындын 40% океанда эмес, кургактыкта болот деген тыянагын ачыкка чыгарышкан. Көбүнчө андан да көп. Учуп бараткан Амазонка дарыясы Түштүк Американын түштүк-чыгышында созулган Рио-де-ла-Плата бассейниндеги жаан-чачындын 70% камсыз кылат. Ван дер Энт Кытай суунун 80% батыштан алаарына абдан таң калды - анын үстүнө бул негизинен Атлантика нымдуулугу, аны Скандинавия менен Россиянын тайга токойлору иштетет. Саякат бир нече этаптан турат - жамгыр жааган транспирация циклдары - жана алты ай же андан көп убакытты талап кылат. "Бул бардыгы орто мектепте окуган мурунку маалыматка карама-каршы келет" дейт ал. "Кытай океанга, Тынч океанга жакын жайгашкан, бирок анын жаан-чачынынын көбү алыскы батыштагы кургактыктан ным болуп саналат."

Макариева туура айтса, токойлор нымдуулукту гана камсыз кылбастан, аны ташуучу шамалды да жаратат.

Горшков менен чейрек кылым иштешкен. Ал Курчатов институтунун бөлүмчөсүнүн ПНПИде студент болуп баштаган, жарандык жана аскердик да эң ири орус ядролук изилдөө институту. Эң башынан эле алар талаада иштешип, физика менен ядролук реакторлорду жана нейтрондук нурларды колдонуу менен материалдарды изилдеп жаткан институтта экология менен алектенишкен. Теоретиктердин айтымында, алар "изилдөө жана ой жүгүртүүнүн өзгөчө эркиндигине" ээ болгон, - алар кайда барбасын, атмосферанын физикасы менен алектенишкен. "Виктор мага үйрөттү: эч нерседен коркпо" дейт ал.

2007-жылы алар биринчи жолу Hydrology and Earth Sciences журналында биотикалык насостун теориясын көрсөтүшкөн. Ал башынан эле чагымчылдык деп эсептелген, анткени ал метеорологиянын көптөн бери келе жаткан принцибине карама-каршы келген: шамал негизинен атмосферанын дифференциалдуу ысыуусунан келип чыгат. Жылуу аба көтөрүлгөндө, ал астыңкы катмарлардын басымын төмөндөтүп, бетинде өзү үчүн жаңы мейкиндикти түзөт. Жайында, мисалы, жер бети тез ысып, муздак океандан нымдуу желдерди өзүнө тартат.

Макариева менен Горшков кээде башка процесс үстөмдүк кылаарын айтышат. Токойдон чыккан суу буусу булуттарга конденсацияланганда, газ суюктукка айланат жана ал аз көлөмдү ээлейт. Бул абанын басымын азайтат жана конденсациясы аз аймактардан абаны горизонталдуу түрдө тартат. Практикада бул жээктеги токойлордун үстүндөгү конденсация деңиз шамалын жаратып, нымдуу абаны ички аймакка түртүп, акыры конденсацияланып, жамгыр болуп түшөт дегенди билдирет. Эгерде токойлор ички тарапка созулуп кетсе, цикл миңдеген километрге чейин нымдуу шамалдарды кармап туруу менен уланат.

Бул теория салттуу көз карашты жокко чыгарат: гидрологиялык циклди атмосфералык циркуляция эмес, тескерисинче, гидрологиялык цикл абанын массалык циркуляциясын жөнгө салат.

Шил, жана ал он жылдан ашык убакыт мурун теориянын колдоочусу болуп, аны учкан дарыялар идеясынын өнүгүшү деп эсептейт. "Алар бири-бирин жокко чыгарбайт" дейт ал. "Насос дарыялардын күчүн түшүндүрөт." Ал биотикалык насос "муздак Amazon парадоксун" түшүндүрөт деп эсептейт. Январдан июнь айына чейин Амазонка бассейни океанга караганда муздак болгондо, Атлантикадан Амазонкага чейин катуу шамал согот, бирок дифференциалдык жылытуу теориясы башкача сунуш кылат. Дагы бир узак убакыттан бери жактоочусу болгон Нобре шыктануу менен мындай деп түшүндүрөт: "Алар маалыматтардан эмес, негизги принциптерден келип чыгат".

Теориядан күмөн санагандар да токойлордун жоголушу климат үчүн чоң кесепеттерге алып келет дегенге кошулушат. Көптөгөн илимпоздор миңдеген жылдар мурун токойлордун кыйылышы Австралиянын ички жерлеринин жана Батыш Африканын чөлгө айлануусуна алып келген деп ырасташат. Келечекте токойлордун кыйылышы башка аймактарда кургакчылыкка алып келет, мисалы, Амазонка токоюнун бир бөлүгү саваннага айланат деген коркунуч бар. Форт Коллинздеги Колорадо университетинин атмосфера химиги Патрик Кис Кытайдын айыл чарба аймактары, африкалык Сахел жана аргентиналык пампалар да коркунучта дейт.

2018-жылы Кис жана кесиптештери 29 дүйнөлүк метрополитан аймактарында жаан-чачындын булактарын көзөмөлдөө үчүн ван дер Энттин моделине окшош моделди колдонушкан. Ал алардын 19ун суу менен камсыздоонун көбү алыскы токойлорго, анын ичинде Карачи (Пакистан), Ухань жана Шанхай (Кытай), Нью-Дели жана Калькутта (Индия) көз каранды экенин аныктады."Шамалдан төмөн карай жерди пайдалануу менен шартталган жаан-чачындын кичине өзгөрүшү шаардагы суу менен камсыздоонун морттугуна чоң таасирин тийгизиши мүмкүн" дейт ал.

Кээ бир моделдер, атүгүл токойлорду кыюу ным булагын жок кылуу менен, сүзүүчү дарыялардан алыскы аба ырайынын шарттарын өзгөртүү коркунучу бар деп эсептешет. Белгилүү болгондой, Эль-Ниньо - шамалдын температурасынын өзгөрүшү жана тропикалык Тынч океандагы агымдар - алыскы жерлердеги аба ырайына кыйыр түрдө таасирин тийгизет. Ошо сыяктуу эле, Амазонкадагы токойлордун кыйылышы АКШнын Орто Батышындагы жаан-чачынды жана Сьерра-Невададагы кардын калың катмарын азайтышы мүмкүн, дейт Майами университетинин климатологу Рони Ависсар, мындай байланыштарды моделдөө. Алыскыбы? "Такыр эмес" деп жооп берет ал. «Биз Эль-Ниньонун буга жөндөмдүү экенин билебиз, анткени токойду кыюудан айырмаланып, бул көрүнүш кайталанат жана биз үлгүнү байкайбыз. Экөө тең температуранын жана нымдуулуктун кичине өзгөрүшүнөн келип чыгат, ал атмосферага бөлүнүп чыгат».

Стокгольм университетинин изилдөөчүсү Лан Ванг-Эрландссон, жердин, суунун жана климаттын өз ара аракеттенүүсүн изилдеп, белгилүү бир дарыя бассейнинин ичиндеги сууну жана жер астын пайдалануудан башка жерлерди пайдаланууну өзгөртүүгө убакыт келди дейт. "Аба массалары пайда болгон аймактарда токойлорду сактоо үчүн жаңы эл аралык гидрологиялык келишимдер керек" дейт ал.

Эки жыл мурун, бардык өлкөлөрдүн өкмөттөрү катышкан БУУнун токойлор боюнча форумунун жыйынында Берн университетинин жер изилдөөчүсү Дэвид Эллисон мисал келтирген. Ал Нил дарыясынын негизги булагы болгон Эфиопиянын тоолуу аймактарындагы жалпы жаан-чачындын 40% Конго ойдуңунун токойлорунан кайтып келген нымдуулуктан келерин көрсөттү. Египет, Судан жана Эфиопия Нил дарыясынын сууларын бөлүшүү боюнча узак мөөнөттүү келишим боюнча сүйлөшүүлөрдү жүргүзүүдө. Бирок үч өлкөдөн алыс жайгашкан Конго ойдуңунда токойлорду кыюу нымдуулуктун булагын кургатып жиберсе, мындай келишимдин мааниси жок болот, дейт Эллисон. "Дүйнөдөгү тузсуз сууну башкарууда токойлор менен суунун ортосундагы байланыш дээрлик толугу менен эске алынбайт."

Биотикалык насостун теориясы коюмдарды ого бетер көтөрөт, анткени токойдун жоголушу нымдуулук булактарына гана эмес, шамалдын үлгүлөрүнө да таасир этет. Эллисон эгер теория ырасталса, "планетардык аба айлануу моделдери үчүн" өзгөчө мааниге ээ болорун эскертет - өзгөчө нымдуу абаны ичкериге ташыгандар.

Бирок азырынча теориянын жактоочулары азчылыкты түзөт. 2010-жылы Макариева, Горшков, Шил, Нобре жана Калифорния университетинин экологу Бай-Лян Ли «Атмосфералык химия жана физика» журналына биотикалык насостун тарыхый сыпаттамасын тапшырышкан. Ал эми «Шамал кайдан келет?» деген макалада. Интернетте сынга кабылып, журналды карап чыгуу үчүн эки гана илимпозду табуу үчүн көп ай талап кылынган. Принстон университетинин геофизикалык суюктуктардын динамикасы лабораториясынын метеорологу Исаак Хелд ыктыярчы болуп, басылманы четке кагууну сунуштады. "Бул сырдуу эффект эмес" дейт ал. "Бул жалпысынан анча деле маанилүү эмес жана анын үстүнө, буга чейин эле бир катар атмосфералык моделдер эске алынган." Сынчылардын айтымында, суу буусунун конденсациясынан пайда болгон жылуулуктан абанын кеңейиши конденсациянын мейкиндик таасирине каршы турат. Бирок Макариеванын айтымында, бул эки эффект мейкиндик боюнча бөлүнөт: жылуулук бийиктикте болот, ал эми конденсация басымынын төмөндөшү биотикалык шамал пайда болгон жер бетине жакын жерде болот.

Дагы бир серепчи Джудит Карри, Джорджия технологиялык институтунун атмосфера физиги болгон. Ал көптөн бери атмосферанын абалына кабатырланып, макаланы жарыялоо керек деп эсептейт, анткени «конфронтация климатологияга жаман таасирин тийгизет, ал эми физиктерге мурдунан кан керек». Үч жылдык талаш-тартыштан кийин журналдын редактору Хелдин сунушун четке кагып, макаланы жарыялаган. Бирок ошол эле учурда ал басылманы жактыруу катары кароого болбой турганын, бирок ал талаштуу теория боюнча илимий диалог катары кызмат кылаарын - аны ырастоо же жокко чыгарууну белгиледи.

Ошондон бери эч кандай ырастоо же төгүндөө чыга элек – тирешүү улана берген. Колумбия университетинин климаттык симулятору Гэвин Шмидт: "Бул жөн эле куру сөз" дейт. Сынга авторлор мындай деп жооп беришет: «Чындыгында, математиканын айынан алар диалогду улантууга татыктуубу же жокпу, түшүнүшпөйт». Бразилиялык метеоролог жана табигый кырсыктарды көзөмөлдөө жана алдын алуу боюнча улуттук борбордун жетекчиси Хосе Маренго мындай дейт: «Менин оюмча, насос бар, бирок азыр анын баары теориянын деңгээлинде. Климаттык моделдер боюнча эксперттер аны кабыл алышкан жок, бирок орустар дүйнөдөгү эң мыкты теоретиктер, ошондуктан бардыгын текшерүү үчүн тиешелүү талаа эксперименттери жүргүзүлүшү керек. Бирок азырынча эч ким, атүгүл Макариеванын өзү дагы мындай эксперименттерди сунуш кыла элек.

Өз кезегинде Макариева теорияга таянып, бир катар акыркы эмгектеринде ошол эле механизм тропикалык циклондорго да таасир эте аларын ырастайт - алар океандын үстүндө ным конденсацияланганда бөлүнүп чыккан жылуулук менен шартталган. 2017-жылдагы Атмосфералык изилдөө гезитинде ал жана анын кесиптештери токой түрүндөгү биотикалык насостор циклондун башатынан нымга бай абаны алууну сунушташкан. Бул, дейт ал, эмне үчүн циклондор Түштүк Атлантика океанында сейрек пайда болоорун түшүндүрөт: Амазонка менен Конгонун тропикалык токойлору ушунчалык көп нымдуулукту соруп, бороон-чапкындар үчүн өтө аз калды.

Массачусетс технология институтунун бороон-чапкын боюнча башкы изилдөөчүсү Керри Эмануэлдин айтымында, болжолдонгон эффекттер "олуттуу, бирок анчалык деле жок". Ал Түштүк Атлантикадагы бороон-чапкындардын жоктугунан башка түшүндүрмөлөрдү артык көрөт, мисалы, аймактын муздак суулары абага нымдуулукту аз бөлөт, ал эми анын катуу шамалы циклондордун пайда болушуна жол бербейт. Макариева, өз кезегинде, бороон-чапкындардын интенсивдүүлүгү жөнүндөгү азыркы кээ бир теориялар «термодинамиканын мыйзамдарына карама-каршы келет» деп эсептеп, традициячыларды бирдей эле четке кагат. Анын Atmospheric Sciences журналында дагы бир макаласы бар - кароону күтүүдө. «Редактордун колдоосуна карабастан, биздин эмгегибиз кайра четке кагылат деп кооптонуп жатабыз», - дейт ал.

Батышта Макарьеванын идеялары маргиналдык деп саналса да, Орусияда алар акырындап тамыр жайып баратат. Өткөн жылы өкмөт токой мыйзамдарын кайра карап чыгуу боюнча коомдук диалогду баштаган. Эски корголуучу аймактарды кошпогондо, орус токойлору коммерциялык эксплуатация үчүн ачык, бирок өкмөт жана токой чарбасы боюнча федералдык агенттиги жаңы категорияны - климатты коргоочу токойлорду караштырууда. "Биздин токой чарба департаментинин айрымдары биотикалык насостун идеясына таң калып, жаңы категорияны киргизүүнү каалашат" дейт ал. Бул идеяны Орусиянын Илимдер академиясы да колдогон. Макариеванын айтымында, консенсустун бир бөлүгү болуу, түбөлүктүү сырттан келген адам эмес, бул жаңы жана адаттан тыш көрүнүш.

Ушул жайда анын түндүк токойлоруна сапары коронавирустун эпидемиясынан жана карантинден улам үзгүлтүккө учурады. Санкт-Петербургдагы үйүндө ал анонимдүү рецензенттердин каршылыгынын дагы бир айлампасына отурду. Ал насос теориясы эртеби-кечпи жеңет деп ишенет. "Илимде табигый инерция бар" дейт ал. Кара орусиялык юмор менен ал легендарлуу немис физиги Макс Планктын илимдин прогрессинин атактуу сыпаттамасын берген сөздөрүн эскерет: "бир катар сөөк коюулар".

Сунушталууда: