Влияние облачности на температуру Земли определялось по данным измерений в ходе «Эксперимента по изучению радиационного баланса Земли». Области, где облака способствовали сильному охлаждению поверхности Земли, окрашены синим; зеленый цвет соответствует несколько меньшему охлаждению; желтый означает, что влияние облаков не существенно, а коричневый — что благодаря облакам поверхность нагревается. Снимок предоставлен В. Раманатаном из Чикагского университета

Чем дольше климатологи смотрят на небо, тем яснее им становится, что они ничего об облаках не знают. Роберт Д. Сесс из Университета шт. Нью-Йорк в Стони-Брук сравнил недавно 12 моделей глобального климата, разработанных в 6 странах, и показал, что учет облачности при моделировании климата остается нерешенной проблемой. «Выкинув» из моделей уравнения, описывающие влияние облаков, Сесс обнаружил, что даваемые различными моделями прогнозы потепления, связанного с парниковым эффектом, согласуются между собой «исключительно хорошо». Когда же уравнения были «восстановлены в правах», расчеты дали результаты, различающиеся между собой в три раза.

«Пока нет единого мнения относительно того, как повлияет облачность на потепление, вызываемое парниковым эффектом»,— сказал Дейвид Рэндалл из Университета шт. Колорадо. Облака, по словам Рэндалла, в какой-то степени подобны «частично отражающим покровам»: с одной стороны, они способствуют охлаждению Земли, отражая назад солнечное излучение, с другой — приводят к ее нагреванию, так как задерживают тепло, излучаемое Землей. Разные типы облаков выполняют эти две противоположные функции с различным эффектом. Например, плотные низкие слоистые облака способствуют охлаждению поверхности Земли, поскольку их альбедо (отражательная способность) относительно велико. Легкие перистые облака частично пропускают солнечную радиацию, но — подобно таким «парниковым» газам, как диоксид углерода, — не дают уходить в космос инфракрасной радиации Земли, поэтому действуют скорее как «нагреватели».

За исключением этих важных фактов, мы почти ничего не знаем о влиянии облаков. Что происходит, например, когда над слоистыми облаками располагаются перистые? «Ответа на этот вопрос пока нет,— говорит Рэндалл. — На сегодняшний день исследователи при анализе стараются избегать таких «смешанных» ситуаций».

По мнению Майкла Э. Шлезингера из Университета шт. Орегон, моделирование влияния облаков отчасти затрудняется тем, что в облаках идут физические процессы самых разных масштабов: на одном конце диапазона масштабов мы находим конденсацию влаги на так называемых ядрах конденсации — микроскопических частицах облака, на другом — «волны» тысячекилометровой длины, создающие хорошо заметную рябь на облачном покрове. «У нас никогда не будет достаточно мощного компьютера, чтобы учесть в модели физические процессы всех масштабов, происходящие в облаках», — говорит Шлезингер.

На сегодняшний день большая часть данных была получена метеорологами в ходе наблюдений за облаками, которые создают «особую» погоду, например башенно-кучевыми. Однако изменения климата определяются вовсе не ими. Взять, к примеру, слоистые облака над морем, закрывающие большие участки неба; они не сеют дождь и снег и не создают молний. «В них нет ничего интересного,— говорит Роберт Дж. Чарлсон из Вашингтонского университета,— но от них в значительной степени зависит альбедо Земли».

Климатологи развернули несколько крупномасштабных программ по изучению влияния облачности на климат. В рамках Международного спутникового проекта по климатологии облачности (ISCCP) собираются данные с геостационарных спутников погоды и спутников, находящихся на полярных орбитах. В целях улучшения интерпретации спутниковых данных Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) приступило к выполнению программы, названной Первым региональным экспериментом по программе ISCCP (FIRE), которая предусматривает наблюдение за облаками с поверхности Земли и с самолетов и сравнение полученных данных со спутниковыми измерениями.

Еще один проект НАСА — Эксперимент по изучению радиационного баланса Земли (ERBE), в котором со спутников измеряется суммарное влияние облаков на температуру Земли. Эти исследования уже дали важный результат: проведя предварительный анализ данных ERBE, собранных в течение лишь одного месяца в 1985 г., группа ученых во главе с В. Раманатаном из Чикагского университета пришла к выводу, что облачный покров нашей планеты (закрывающий примерно половину земной поверхности) способствует в целом существенному охлаждению Земли.

Как указывает Рэндалл, хотя такие выводы и имеют важное значение, они ничего не говорят о поведении облаков в условиях меняющегося климата. В большинстве случаев расчеты по моделям глобального климата показывают, что парниковое потепление должно приводить к образованию большого количества высоких перистых облаков, которые в свою очередь должны усиливать потепление. «Пока у нас нет способа удостовериться в правильности этих выводов»,— отмечает Рэндалл. Хотя отдельные элементы моделей можно проверить, используя палеоклиматические данные,— изучая колонки льда, океанические осадки или годовые кольца деревьев,— извлечь из этих «записей» информацию о влиянии облачности не удается.

Теоретики также опасаются выпустить из поля зрения какие-то важные факторы, связанные с влиянием облачности. Так, например, два года назад группа исследователей, возглавляемая Чарлсоном, произвела буквально фурор в научном мире, сделав сообщение о том, что продукты жизнедеятельности планктона, содержащие серу, могут оказывать существенное влияние на образование облаков, а следовательно, и на климат. Стивен Э. Шварц из Брукхейвенской национальной лаборатории недавно выступил с возражениями против этой гипотезы. По его мнению, если бы Чарлсон бы прав, промышленные выбросы серы в Северном полушарии, вдвое превосходящие выделения серы, обусловленные жизнедеятельностью планктона, должны были бы вызвать ощутимые изменения климата, тогда как в действительности этого не происходит.

Тони Слинго из Национального центра атмосферных исследований в Боулдере, шт. Колорадо, считает, что вопрос о роли планктона остается нерешенным. Теоретики, пытающиеся с помощью компьютерного моделирования прогнозировать изменения климата, сталкиваются с таким множеством неопределенностей, что, по словам Слинго, «реальная атмосфера может дать ответ на все вопросы до того, как будет сделан прогноз, и тогда ученым останется лишь объяснить, почему произошло то, что произошло».

Пробивается ли из-за облаков хоть слабый луч надежды? Сесс считает, что все не так уже безнадежно. «Исследователи, занимающиеся моделированием, привыкли делать каждый свое дело в одиночку,— говорит он.— Теперь же мы все работаем сообща».