Люди и кибернетика

Как, наверное, уже обратил внимание читатель, мы все время употребляем термин "модель климата", В действительности же это некоторая "система моделей", описывающих все те процессы, которые в своем взаимодействии и определяют климат. Подобно тому как современное здание состоит из отдельных, но связанных между собой блоков, система моделей климата - это тоже конструкция, обладающая собственной архитектурой. Кроме блока моделей, отражающих процессы, протекающие в атмосфере, в Системе моделей климата должен присутствовать и блок моделей, описывающих состояние океана, который в наибольшей степени определяет структуру климата, изменение его характеристик.

Выбор модели океана, то есть способ описания его динамики, тоже очень не прост. С одной стороны, эта модель не должна быть очень сложной и допускать возможность проведения многократных пересчетов, а с другой - она должна учитывать основные особенности обмена энергией, а -акже потоки влаги и углекислоты в зависимости от широты и долготы.

Пробный анализ показал, что эти сложнейшие процессы обладают одним важным свойством, которое нам позволяет упростить модель. Дело в том, что океан очень инерционен и существенная перестройка его состояния требует сотен лет! Поэтому если мы хотим изучить тенденции изменения климата, которые может создать человеческая деятельность в течение десятков лет, то мы можем не учитывать движения глубинных океанических вод. Это обстоятельство сильно упрощает исследование. Оно позволяет воспользоваться достаточно простой моделью взаимодействия атмосферы и океана, разработанной в главной геофизической обсерватории в Ленинграде (профессор Е. Борисенков).

К числу перечисленных моделей следует добавить еще модель образования морского льда, динамику материкового льда и т. д.

Наконец, нам нужны не просто уравнения, описывающие изменения гидротермодинамических элементов атмосферы и океана, но н статистическая модель, прослеживающая эволюцию таких характеристик, как средняя температура, влажность, облачность и т. д.

Не будем подробно описывать все те трудности, преодоление которых необходимо для завершения подобного исследования. Пока еще мы далеки от окончания этой работы. Но первый шаг уже сделан: как говорят кибернетики, модель может "считать". Конечно, еще далеко не все, еще очень медленно, но тем не менее она "считает"! И мы уже видим, что та, казалось бы, фантастическая задача, которая была поставлена в середине 70-х годов, не столь уж фантастична. Может быть, пройдет 10-15 лет, и с этим инструментом анализа климатических изменений ученые начнут работать так же, как, например, работают сейчас с системой расчетов ядерных реакторов и электростанций.

Составителей модели подстерегает еще одна трудность - идентификация модели, проверка ее достоверности. В физике для этого обычно проводят эксперимент и его данные сравнивают с расчетными величинами.

Здесь же все гораздо сложнее. Мы наблюдаем лишь один-единственный вариант погоды, наша же модель статистическая, и предполагается, что описывать ей придется эволюцию средних характеристик. Значит, надо брать много средних данных о многих вариантах погоды. А где их взять, эти средние характеристики? Правда, метеослужба сейчас работает довольно интенсивно и ее наблюдения достаточно полны. Следовательно, пройдет лет 50-100, и тогда, наверное, накопленных данных окажется достаточно для построения "средних характеристик" погоды. Ну а сейчас?

На наше счастье, синоптикам известен ряд явлений, повторяющихся с точностью удивительной! Существует, например, "Западный перенос" атмосферы - движение воздуха в Северной Атлантике и Европе, которое осуществляется серией циклонов, устремляющихся с запада на восток. Известен, например, так называемый Азорский максимум - зона повышенного давления, располагающаяся зимой над Азорскими островами. В это время там устанавливается отличная погода, и состоятельные люди Америки и Западной Европы проводят зимние каникулы на Азорских островах! В январе устанавливается знаменитый Сибирский антициклон. Особенно постоянно наблюдается круговое движение воздуха летом вокруг Антарктиды. Можно привести еще целый ряд подобных явлений, которые можно использовать в качестве тестов для проверки моделей.

Итак, первейшее требование к модели - она должна воспроизводить подобные, повторяющиеся явления. В противном случае ее нельзя использовать для прогнозов.

Модель, построенная в ВЦ АН СССР, с большой точностью воспроизводит те картины, которые привыкли наблюдать синоптики. То есть с точки зрения описания глобальных экологических процессов она не противоречит наблюдаемым фактам. Это уже много, хотя и недостаточно.