Например, при установлении в январе режима «холодного моря» можно с достаточной определенностью сказать, что февральская температура в Швейцарии будет градуса на три ниже нормы. А это наверняка повлечет за собой перерасход электроэнергии, топлива. При установлении режима «теплого моря» через 2 месяца жди и у нас затяжных циклонов с дождями и низким давлением…
Пока механизм этих связей ученым не совсем ясен. Комплексные исследования океана и атмосферы только начинаются. Еще в 70-х годах метеорологи задумали осуществить большую международную программу ПИГАП — Программу исследований глобальных атмосферных процессов. Для чего? Чтобы сделать прогнозы погоды более точными. Сначала метеорологи хотели обойтись своими силами и даже разработали все пункты программы. Но прошло совсем немного времени, и оказалось, что без океанологов им никак не обойтись. И лишь когда в разные районы Мирового океана вышли примерно 40 научно-исследовательских судов из разных стран (в том числе 13 советских), когда в этой работе приняли деятельное участие самолеты и искусственные метеоспутники Земли, дело пошло на лад. Некоторым может показаться странным, почему это океан так тесно связан с атмосферой. Давайте попробуем разобраться.
Главный энергетический рычаг, который управляет погодой на Земле, — это тепло! А откуда наша планета его получает? Ученые подсчитали: более 99,9 процента всей энергии, определяющей состояние погоды и характер климата, а также той, что приводит в движение воды океана, дает Солнце. Конечно, какое-то тепло просачивается и из земных недр. Но его доля очень невелика. Энергия, получаемая из космоса, приводит в действие бесчисленные части огромной «тепловой машины», каковой является Земля. А после использования возвращается в космос.
Казалось бы, можно сделать вывод: солнечные лучи, проходя через атмосферу, нагревают ее, а остаток своего тепла отдают океану и суше. Но это неправильно. Из всей энергии, которой обладает атмосфера, только 20 процентов получает она непосредственно от нагревания солнечными лучами. Большую же часть остальной энергии добавляет в атмосферу океан. Он, как огромный аккумулятор, запасает ее днем, жарким летом, а отдает ночью, смягчая холодные зимы не только в прибрежных районах, но и в глубинах континентов.
Как же регулирует океан тепловой баланс планеты? Из законов физики вы знаете, что для того, чтобы испарить 1 грамм морской воды, нужно затратить 600 калорий тепла. Водяной пар конденсируется, собирается в облака. Ветры гонят облака в высокоширотные районы, где они проливаются дождями. Те же физики подсчитали, что при конденсации пара и выпадении 1 грамма влаги в виде дождя высвобождается около 540 калорий тепла. Ну-ка, сравните… Получается, что львиная доля энергии, запасенная в тропиках, передается через атмосферу к полюсам с помощью одного только испарения. Ведь с поверхности Мирового океана за год испаряется в среднем слой воды толщиной более метра. Те, кто любят математику, могут сами подсчитать и общее количество калорий перенесенного тепла. А есть ведь еще и течения…
Чтобы ясно представить себе взаимодействие океана с атмосферой, ученые — океанологи и метеорологи — должны собрать множество данных. Но при этом нужно иметь в виду, что океан живет, движется и все его параметры непрерывно изменяются. А уж о подвижности атмосферы и говорить нечего.
В Советском Союзе под руководством академика Г. И. Марчука разработан метод математических моделей циркуляции атмосферы и океана. Что такое «математическая модель»? В принципе это система уравнений, которые описывают те или иные взаимосвязанные процессы в сложных системах. У океанологов такой системой является океан, у метеорологов — атмосфера Земли, воздушный океан. Решают эти уравнения с помощью электронных вычислительных машин.
Математические модели — на редкость удачное изобретение человеческого разума. С их помощью на бумаге можно создать аналоги самых разных условий. Задумали, предположим, люди перекрыть плотинами морские проливы. А по ним идут океанские течения. Чем обернется для всей Земли задуманное мероприятие? И на этот вопрос могут дать ответ математические модели. Для математиков существуют задачи местного значения, а есть и глобальные. Вот сравнительно недавно возникла, к примеру, такая проблема. Развивающаяся промышленность с каждым годом увеличивает количество углекислого газа, который выбрасывается в атмосферу. Казалось бы, ничего особенного: углекислый газ — вещество прозрачное, солнечные лучи не задерживает; кроме того, он служит для питания растений… Но оказывается, есть у углекислого газа коварное свойство: световые лучи он пропускает, а вот тепловые — задерживает. Получается, что солнечное излучение к поверхности Земли проходит беспрепятственно, а тепло от нагретой воды и суши обратно в космос не уходит. Как стекло парника прикрывает углекислый газ нашу планету. Значит, и температура у поверхности растет.
