Диалоги (май 2003 г.)

Но есть такие важные процессы как испарения. Они очень медленные. Если, например, на Каспийском море в год испаряется один метр слоя воды, то, например, в наших климатических условиях – полметра в год. Так вот эти процессы исключительно важны для возникновения эффекта Харста, который был нами обнаружен и в колебаниях уровня Каспийского моря.

Почему Каспийское море? Почему важен механизм колебания этого моря? Потому что на основе многих лет изучения оно демонстрировало уникальный характер своего поведения. Например, Марио Сануто ещё в XII веке писал: «Море поднимается каждый год на ладонь и многие хорошие города уничтожены». Изменение физико-географических условий вследствие подъёма уровня Каспийского моря привело к гибели Хазарского каганата и исчезновению хазар, так как экономика страны не выдержала потери двух третей его территории. Гумилёв так драматически описывает гибель хазар: «И удар русов, гузов и печенегов так покончил с самостоятельностью полузатопленной страны».

На пойтингеровской таблице (есть такая римская дорожная карта населённого мира, она датируется пятым веком нашей эры) уровень Каспия показан на 20 метров выше современного. И современные данные, которые приведены на рисунке, показывают характерные резкие изменения уровня Каспийского моря. Возник вопрос: как найти механизм для объяснения этого явления? Предположим, что испарения с поверхности бассейна, которые составляют очень значительную часть водного баланса и бассейна и моря, немонотонно зависят от влагозапасов. А как это может быть? В общем, здесь такой механизм возникает. Теплоёмкость сухих компонентов грунта – единица. Теплоёмкость воды в четыре раза больше. Поэтому при увлажнении бассейн Каспия увеличивает свою теплоёмкость, тратятся большие затраты солнечного тепла на нагрев, испарения уменьшаются, и таким образом мы получаем механизм положительной обратной связи, который обычно дестабилизирует систему. Что будет в окрестности этого механизма – представляет собой расшифровку механизма его колебаний.

У нас получилось, что в окрестности неустойчивого уровня существуют ещё два слабоустойчивых уровня, в результате чего море под воздействием осадков эволюционирует из одного состояние к другому. Расстояние между ними может быть несколько метров, и в этом состоит квазициклический характер его состояния, который и описывают те учёные-путешественники, о которых я говорил. Мы такую модель построили статистически.

И.К. Море стояло около ста лет на довольно высокой отметке – порядка минус двадцати пяти метров (за ноль принят уровень Балтийского моря). Затем оно неожиданно, примерно за 20 лет, перешло к отметке минус 28. Простояло так 40 лет, а потом снова начался неожиданный подъём, который ошеломил всех.

А.Г. Я помню, что были социальные теории – винили большевиков, которые Волгу перекрыли, и поэтому стоки вод в Каспий уменьшились.

И.К. Нет, была взята малая часть. То есть это не могло так существенно изменить состояние.

А.Г. Я понимаю. Теперь оказывается, что не могло.

И.К. Прыжок на два с половиной метра – таким образом объяснить не получится.

Мы описали этот процесс с помощью нелинейной стохастической модели процесса колебания уровня Каспийского моря. Наша модель состоит из детерминированной части и случайной части. Случайная часть – это остаточная последовательность нашей модели, она аппроксимируется, мы её грубо аппроксимировали авторегрессией первого порядка с достаточно высокой корреляцией. И именно она обеспечивает переходы. Оценку параметров этой модели мы провели современными методами математической статистики на основании натурных данных, наблюдений с 1830-го года (ещё со времён Пушкина записывался уровень Каспийского моря) и по наше время.

Характерная особенность решения или реализации является наличие переходов от высокого состояния – минус 25,46, к низкому – минус 28,3, а средним является минус 26,62. То есть море совершает такие переходы примерно один раз в 200 лет. А время перехода гораздо меньше. Это примерно 20, 30, 40 лет. Причём море может иногда подняться до какого-то уровня и потом опуститься снова, то есть не завершить переход. Вот такая возможная реализация была получена методом математического моделирования.

А.Г. Поэтому «псевдоцикличностью» это и называете, что здесь цикл может быть не завершён?

В.Н. Мы называем это квазицикличностью, потому что это случайная величина. Цикл, это как в синусоиде, а это случайная величина, которой не может быть приписано одно значение.

А.Г. Но тут сразу возникает вопрос: насколько вы можете экстраполировать полученные вами значения и, следовательно, имеет ли ваша теория предсказательные функции?