Воды мира. Как были разгаданы тайны океанов, атмосферы, ледников и климата нашей планеты

Эти многообещающие исследования могли многое прояснить в понимании роли мелкомасштабных явлений, таких как вихри, в глобальных атмосферных процессах, однако до сих пор никому не приходило в голову исследовать возможную роль кучевых облаков в механизме более масштабных циркуляций. Именно этим и занялись Малкус и Риль. Их идея, основанная на изучении данных радиозондов и довольно смелом предположении, не подкрепленном данными в силу их отсутствия, заключалась в том, что тепло поднимается вверх от поверхности океана не повсюду, а в небольших ограниченных зонах, где возникают чрезвычайно мощные восходящие потоки воздуха. В этих колоннах, или «горячих башнях», названных так Малкус и Рилем потому, что поднимающийся в них вверх водяной пар конденсируется в капли с выделением значительного количества тепла, формируются поистине гигантские кучевые облака. Эти «братья-переростки» обычных пассатных кучевых облаков могут достигать в высоту 10 000 и даже 15 000 м. При этом они представляют собой относительно редкое явление. В любой отдельно взятый момент на всей планете может существовать всего несколько тысяч активных областей образования таких облаков, которые, подобно эскалаторам, переносят огромное количество тепла вверх через нижние энергетически мертвые слои атмосферы с их дующими в направлении экватора ветрами. «Самым поразительным выводом из этой работы, – резюмировали Малкус и Риль, – является тот факт, что для поддержания теплового баланса экваториальной ложбины и, таким образом косвенно, для передачи бóльшей части энергии к полюсам требуется всего около 1500–5000 активных облачных гигантов»[210].

Эта гипотеза – а такое объяснение оставалось всего лишь гипотезой из-за нехватки прямых доказательств – разрешала загадку, каким образом тепло поднимается от поверхности тропических океанов в достаточно высокие слои атмосферы, где дующие в направлении от экватора ветры переносят его в более высокие широты. Она также тесно связала энергетику океана и атмосферы, что до этого делали очень немногие метеорологи (и океанографы). «Горячие башни» свидетельствовали о том, что циркуляция атмосферы может быть понята только в ее взаимосвязи с океаном, главным источником тепла для нее, а облака играют в климатической системе важнейшую роль, как и предполагали сторонники идеи управления климатом. Несмотря на отсутствие доказательств, гипотеза была достаточно правдоподобной, чтобы Малкус и Риль без колебаний решили обнародовать ее[211]. В конце концов, такие кучево-дождевые облака с выраженным вертикальным развитием – высотой от 12 000 до 15 000 м – действительно существовали. Оставался вопрос, в достаточном ли количестве они образовывались, чтобы обеспечить транспортировку всего необходимого тепла. Малкус и Риль завершили свою статью призывом к научному сообществу в предстоящий Международный геофизический год провести необходимые наблюдения, чтобы проверить и развить гипотезу.

Конечная цель Малкус, Риля и других была в том, чтобы создать не отдельные виды метеорологии – фронтологическую, тропическую, циклонную, – а единую науку, которая могла бы описать взаимосвязи между всеми явлениями во всех масштабах. Теория «горячих башен», казалось, раскрыла тайну того, как происходит перенос энергии из нижних в более высокие слои атмосферы в тропическом регионе. Но при этом породила другой вопрос: как можно охарактеризовать (или понять)«систему», в которой крупномасштабные закономерности (общая циркуляция) зависят от таких эфемерных и изменчивых явлений, как облака?

«Мы сделали то, чего никто и никогда прежде не делал, а именно показали, что облака являются ключевой составляющей энергетического баланса в тропиках, – объясняла Малкус, – и поэтому в процессе циркуляции энергия передается к крупным циркуляционным системам в иерархии масштабов, а не наоборот, как в классической гидродинамике»[212]. Она прекрасно понимала, насколько странной и теоретически сложной была такая структура. «Неудивительно, – продолжала Джоан Малкус, – что механизм глобальной системы циркуляции работает рывками, если учесть эфемерную природу его „поршневых цилиндров“, количество, а также само существование которых зависит от капризов потока!»[213] Малкус и Риль нашли ту самую «кнопку», о которой мечтали сторонники идеи управления погодой. Но какая от этого могла быть польза, если ее действенность зависела от эфемерного, изменчивого явления, существование которого в свою очередь подчинялось другому, более масштабному явлению, часть которого оно составляло? Это был головокружительно взаимосвязанный, динамичный и разномасштабный мир, в котором, казалось, не существовало никакой иерархии. Возможность управлять погодой в таком мире представлялась весьма призрачной.