Диалоги (август 2003 г.) - Александр Гордон

Пассаты – это главные ветры на Земле, они есть как бы движущие силы всех остальных ветров. Сейчас мы к ним перейдём. А с другой стороны – они же порождают морские течения. И это постоянно действующий механизм (тут для простоты не нарисованы континенты). Но течения сталкиваются с континентами и отклоняются на север и на юг от экватора. Мы говорим сейчас об атмосфере, поэтому течения нас сейчас меньше интересуют, хотя для погоды это тоже очень важная составляющая. И погода на земле зависит от конкретного расположения континентов.

Но, казалось бы, ветры должны дуть от экватора и где-то в районе полюсов возвращаться. Но получается не так. Получается, что возникает на Земле как бы три таких конвективных ячейки, они называются: ячейка Хедли, Феррела и Полярный антициклон (на рисунке изображены слева). И поэтому в нашей полосе средних широт ветры дуют в основном с запада на восток. Вернее, ветры-то дуют во все стороны, а вот движение циклонов и антициклонов происходит с запада на восток, к нам они приходят из Европы. А на Европу надвигаются с Атлантического океана. Это как раз и даёт возможность предсказывать погоду, потому что мы в принципе знаем основные направления перемещения циклонов и антициклонов. Но что такое сами эти циклоны и антициклоны, более мелкие ячейки, чем основные ячейки конвекции?

Возникает непрерывное дробление общей конвективной картины на всё более мелкие и мелкие ячейки. Здесь самые большие антициклоны изображены как основные ячейки конвекции. На их фоне возникают более мелкие. И так до самых малейших дуновений ветерка. И вся эта гамма возмущений, весь спектр размеров циклонов, он и отражается в колебаниях, он сказывается на тех флуктуациях погоды, о которых мы будем говорить.

А.Г. Раз уж мы говорим о простых вещах – чем отличается циклон от антициклона?

А.Б. Третий слайд покажите, пожалуйста. Они тут изображены. Средний рисунок – это вертикальная плоскость. В циклоне воздух поднимается и, охлаждаясь наверху, образует облака. Поэтому при циклонах небо покрыто облаками. При этом на поверхности Земли воздух сходится к центру циклона, поднимается и наверху расходится. И эти направления изображены снизу и сверху. Снизу – на поверхности Земли, сверху – наверху, в верхних слоях тропосферы.

А закручиваются они потому, что существует сила Кориолиса. Это изображение для Северного полушария. В Южном полушарии направления закрутки будут обратные. Но циклоны – всегда области пониженного давления на поверхности Земли и повышенного сверху. А антициклоны – это области повышенного давления на поверхности Земли и пониженного – сверху. Самые верхние и самые нижние кривые относятся как раз к давлению на поверхности и, наоборот, в верхних слоях атмосферы.

И вся такая система ветров, она движется, она не стоит на месте. Поэтому циклоны всё время замещают антициклоны. И грубо говоря, у нас половина поверхности Земли покрыта из-за этого облаками, а половина – это ясная, солнечная погода, когда ветер опускается, движение происходит сверху вниз. Воздух при своём движении вниз согревается, и облака не образуются.

Это и есть причина того, что у нас погода бывает разная, причина того, что дуют ветры и причина того, что возникают температурные вариации. Погода, конечно, это не только температура, но температура – одна из простых характеристик, которые легко измерить, легко отследить. И на протяжении более чем столетия в тех широтах, где люди живут, которые населены, и примерно столетие вблизи полюсов и на океанах температуру измеряли достаточно качественно. И теперь эти данные сведены вместе. Я хочу показать эти данные – давайте подряд, с 7-й картинки. Восьмую, девятую, десятую, а потом ещё раз на них посмотрим.

Это ход температуры для нашего Северного полушария, для разных широт более чем за сто лет, с 1880 по 2000-й. Мы видим – посерёдке проведена усреднённая кривая – мы видим, что на всех четырех картинках она повышается. Повышается не совсем монотонно, но это и есть то, о чём мы…

А.Г. То, что заставляет говорить о глобальном потеплении…

А.Б. …не будем сегодня говорить, то есть потепление климата. А вот это средние широты. И другие покажите, чтобы можно было их сравнить. Там внизу подписаны широты, это самые северные, давайте на нём остановимся, потому что размах флуктуаций там наибольший. Все рисунки сделаны в одном размере, но если присмотреться к вертикальной шкале (в градусах), то видно, что размах самый большой – в северных широтах. А самый маленький – вблизи экватора.

А теперь давайте посмотрим, как распределены эти отклонения. Это 10-й слайд.

Вот распределение флуктуаций температуры для этих четырех полос, четырех земных поясов, они сведены на одной картинке. У нас по горизонтали отложены флуктуации температуры, а по вертикали – это гистограмма, она показывает, сколько флуктуаций приходится на данный отрезок отклонения температуры. Самая узкая и самая высокая кривая – это экватор и тропический пояс. А самые широкие, самые большие по амплитуде колебания – это гистограмма для самых северных широт.

Ещё одна существенная особенность этих кривых: они не гауссовые. Существует так называемое нормальное распределение. Покажите 11-й рисунок.

А.Г. Колокольчик Гаусса, так называемый.

А.Б. Да, колокол Гаусса. Колокол Гаусса, – и неслучайно он называется нормальным распределением. Есть в теории вероятностей центральная предельная теорема, которая доказывает, что если вы складываете много независимых случайных событий, то у вас в результате распределение должно быть гауссовым. А здесь, для температуры оно получилось не гауссовым. Выходит, что большие отклонения оказались более вероятны, чем гауссовы. А вблизи малых отклонений, там нечто вроде колокола Гаусса тоже есть, поэтому интуитивно мы погодные отклонения считаем как бы нормальными. Но большие отклонения, большие флуктуации погоды более вероятны, чем в нормальном процессе. И это очень существенно для предсказаний катастроф, для статистики, скажем, наводнений. Оказывается, если считать, что наводнения распределены нормальным образом относительно некого среднего, то эта картина будет очень далека от реальности, мы не сможем предугадать именно те большие отклонения, которые будут катастрофичны. Эту особенность погоды надо принимать во внимание, она неочевидна.

Давайте вернёмся, посмотрим на эти температурные кривые, на одну из них, ну скажем, на седьмую, ещё раз. Вы видите, как часты большие отклонения от среднего. Они не флуктуируют вокруг середины, а дают тонкие выбросы, которые и есть, собственно говоря, катастрофы. Представьте, что у вас среднемесячная температура выше на несколько градусов. В течение целого месяца держится аномалия – это и есть засуха. А если температура надолго опустилась низко, это, возможно, приведёт к неурожаю. То есть это тоже приведёт к экономическим следствиям, которые надо предсказывать и которые надо хотя бы статистически иметь в виду. Сейчас мы говорим не столько о конкретных предсказаниях погоды, сколько о такой статистике.

А.Г. Позвольте мне задать вопрос на понимание. Когда я слышу по радио прогноз погоды, и при этом мне сообщают, что среднесуточный показатель для сегодняшнего дня за сто лет наблюдений такой-то, это значит, что я менее всего должен ожидать именно такого – максимума или минимума – в этот день. То есть он менее вероятен, чем флуктуация.

А.Б. Раз вам говорят, что мы побили рекорд за сто лет, так это же и есть это самое аномальное отклонение.

Правда, надо опять-таки вспомнить, что потепление климата происходит, и у нас растёт количество этих аномальных отклонений, вы видите правую часть этой кривой – она, так сказать, начинает зашкаливать.

А.Г. Причём вверх.

А.Б. Причём вверх, да. Потому что средняя температура идёт вверх. Но аномалий становится тоже больше. Или растёт количество наводнений. Возможно, растёт за счёт средств массовой информации, нам, может быть, раньше не так часто говорили о наводнениях. Но статистика показывает, что их действительно становится больше.

А теперь я хотел бы, так сказать, перекинуть далёкий мостик и обратиться к другой части объявленной темы нашей беседы – к биржевым колебаниям, колебаниям цен на биржах. Это поразительная вещь, поразительное совпадение, что статистика биржевых колебаний оказалась очень близкой к погодной. О причине этого, может быть, я расскажу немного в конце, потому что тут есть что сказать, что объяснить, но давайте просто посмотрим конкретный график поведения биржи. Давайте 13-й график.

Это данные с 1997-го, если я правильно вижу, года. Так вели себя цены на нашей бирже, на РТС, цены трех ведущих компаний: «РАО ЕЭС России», «Лукойла» и «Газпрома». Вот, например, 98-й год, кризисный год, о котором все наслышаны. Это было глубокое падение биржевого индекса и, в частности, цен этих компаний. Они вели себя, в общем-то, почти одинаково, потому что это было свойство нашей экономики в целом.