Если вам не о чем поговорить в незнакомой компании – говорите о погоде. Этот рецепт когда-то изобрели англичане, но сейчас он с успехом используется жителями всего земного шара. Тема универсальная – что есть, что будет, как сложится, чем сердце успокоится. Прав ли Альберт Гор, предрекший нам всем катаклизмы от глобального потепления, вызванного множеством факторов, среди которых антропогенное воздействие играет далеко не последнюю скрипку? Или, может, стоит ориентироваться на личные ощущения, которые говорят нам о том, что зимы становятся все холоднее, причем, практически повсеместно? Сибирские ученые пытаются ответить на этот вопрос, разрабатывая веб-систему, с помощью которой можно будет просчитывать климатические факторы и анализировать глобальные и региональные изменения общей картины, так что у журналиста COPAH.info появилась уникальная возможность поговорить о погоде с человеком, который непосредственно ей занимается – сотрудником Института мониторинга климатических и экологических систем СО РАН доктором физико-математических наук Евгением Петровичем Гордовым.
КЛИМАТ ИЛИ ПОГОДА?
Острый взгляд и некоторая ирония в интонациях:
- В науке многое делается на договоренностях. Как это? Очень просто. Например, усреднение погоды за тридцать лет – это уже климат. Вполне разумная характеристика, но никто не может ее спрогнозировать. Слишком много факторов, и один из основных – человек. Как он себя поведет? Мы этого не знаем. Есть построенные модели, которые учитывают возможный антропогенный отклик на те или иные изменения, но... – Евгений Петрович прищуривается, - …таких изменений можно придумать слишком много. Например, очередная революция на Ближнем Востоке вполне меняет ситуацию. Поэтому мы обсуждаем климатические проекции, которые тоже являются, в общем-то, предметом договоренности.
Строить предположения по тем или иным путям развития, оказывается, безумно интересно: что будет, если индустриальный рост продолжится? А если мы все-таки сумеем окончательно обуздать гордыню, свойственную венцу творения, и максимально смягчим техногенное воздействие? Так я выясняю, что социально-экономические факторы тоже влияют если не на погоду, то на климат.
ТЕПЛЕНЬКАЯ ПОШЛА!
На мой совершенно естественно напрашивающийся вопрос по поводу реальности глобального потепления Евгений Гордов решительно отвечает:
- Это наблюденный факт, причем, подтвержденный математически. Мы договорились, по какой методике вычислять среднюю цифру температуры Земли, и получили это значение. На следующий год оно оказалось больше. Так что время климатических перемен уже пришло.
По словам ученого, концентрации парниковых газов в атмосфере все-таки растут, и климатическая система начинает раскачиваться, все дальше и дальше отходя от привычного нам состояния. Это влияет на циклоны и антициклоны, а также на траектории переноса воздушных масс. Поневоле сразу вспоминается поразительная устойчивость холодных фронтов в Сибири в течение последних зим, а в средней полосе России – летними месяцами.
Евгений Петрович возвращается к моделям, а также факторам, которые учитываются при их построении:
- Сначала использовали модели атмосферы. Затем связали атмосферу и океан, потом добавили к этому еще и сушу, в частности, растительность, которая, с одной стороны, зависит от климатических условий, а с другой – во многом их определяет.
Ученый улыбается и предлагает подумать над парадоксом:
- Мы твердо знаем, что лес – очень хорошо для климата: ведь это стабилизация углерода из атмосферы. Казалось бы – нужно засадить все деревьями, и они будут усваивать углерод из атмосферы. Однако специалистами в Гамбурге была решена забавная задача: они посмотрели, что случится, если мы возьмем и вырубим северные леса. Первый ответ: углекислый газ перерабатываться не будет, и система начнет разогреваться. Но если подумать, все не так просто. Зимой лежит снег, который хорошо отражает солнечные лучи. Тайга же темная, так что если на севере оставить снежный покров в чистом поле, выкосив лес, то когда начнется полярная весна, а солнышко примется светить, греть оно не будет. То есть, получается: вырубили лес – получили похолодание. Поэтому хорошая модель должна учитывать все.
«МОДЕЛЬЕРЫ»-КЛИМАТОЛОГИ.
- Мы сейчас имеем тридцать с небольшим климатических моделей в мире. Хороших, - подчеркивает Евгений Петрович, - и всего одна из них – российская, которую сделал коллектив академика Гурия Ивановича Марчука в Институте вычислительной математики РАН в Москве. Увы, в России не сильно-то развивалось эта область, хотя, надо отметить, что в СО РАН работы начались параллельно с остальными странами, еще во второй половине двадцатого века. У истоков как раз стоял Гурий Иванович, который затем уехал в столицу, забрав с собой часть людей, и в Сибирском отделении остались только небольшие группки исследователей, продолживших работу в этом направлении. Ну, а затем началась пора, когда пришлось решать вопросы выживания, так что мы, конечно, сильно отстали. – Ученый грустно качает головой. - Двадцать лет, потерянное время.
Кстати, весь мир делает открытые модели, выставляя их на сайты: бери и пробуй. Тенденция, по словам Гордова, такая – чем больше людей работает по какой-то из предложенных систем, тем больше она вычищается и отрывается от конкурентов. Необходимо, считает Евгений Петрович, чтобы люди могли, имея либо минимальную квалификацию, либо мануал под рукой, считать, получать и обрабатывать достоверную информацию, и чтобы была уверенность – это правильно.
МЫ ПОМНИМ, КАК ВСЕ НАЧИНАЛОСЬ
- Первые подходы к изучению климатических изменений были простые, - проводит необходимый экскурс в прошлое ученый, - человеку, который занимался анализом, достаточно было интернета: пошел на сайт, взял какие-то файлы данных, обработал у себя стандартной программой, а если стандартной нет – написал сам. Получил результат, напечатал статью. Однако импакт-фактор журнала еще не гарантия правильности, - едко замечает Гордов.
Скачать необходимые базы тогда было не слишком проблемно: архивы, содержащие объем информации за пятьдесят лет и включающие много уровней и массу характеристик, занимали «всего» полтерабайта. Время шло, модели развивались, и становилось понятно, что нужно увеличивать в первую очередь пространственное разрешение – существующее покрытие из ячеек 4 на 6 градусов, то есть, четыреста на шестьсот километров, могло дать только приблизительную картину.
- Как пятна Роршаха, - комментирует Евгений Петрович.
Современные климатические модели способны давать разрешение не хуже, чем градус на градус (можете посчитать, сколько это в длину-ширину), а вообще-то, дабы понимать, что происходит в регионе, надо иметь вычислительную ячейку хотя бы двадцать на двадцать километров. Ученый резюмирует:
- Как следствие – это рост объемов данных, причем, ужасающий. Один из последних подготовленных американцами реанализов в упакованном виде занимает около 66 терабайт. Так что встают две задачи: первая – перетащить его к себе, и вторая – разместить. До недавнего времени считалось: тот десяток специалистов, которые этим занимаются, вполне способны выкачать данные, поработать с ними и все будет хорошо. Сейчас вышеупомянутая схема не проходит. Мораль же такая – нужно создавать свои веб-системы, которые были бы выверены, чтобы при них был хороший надежный архив, и они являлись бы открытыми для пользователя
А У НАС…
- Этого сорта система для оценки климатических изменений на региональном уровне у нас и делается, - улыбается Евгений Гордов, - и делается она шаг за шагом. Был прототип, который позволял что-то считать, сейчас двигаемся вперед, хотим, чтобы наша разработка имела гисовскую функциональность – то есть, если меня интересует какой-то район, я могу его выделить и посмотреть с другим пространственным разрешением и, может быть, запустить какую-либо задачу специально для этой территории. Пока наша веб-система считает характеристики по готовым архивам, которых не хватает, поэтому мы параллельно их наращиваем, а также используем метеорологические модели регионального уровня, чтобы на основании базы данных с низким разрешением получать картинку с более высоким и детальнее смотреть, что и где поменялось за последнее время.
Как понимаю из объяснений, модуль построен следующим образом: есть вычислительное ядро и есть архив, причем, необходимо иметь хорошую связь того и другого, дабы основные действия выполнялись в реальном для человека времени.
- Вот пользователь выбрал необходимые характеристики, территории, указал программе, в каком виде ему нужны данные, и получил в разумное время ответ – файл или же картинку, которую можно анализировать, - говорит Евгений Гордов, - либо же дал задание и сказал: пришлите мне результат по электронной почте. Тоже, конечно, вариант, но несколько хуже.
Специалисты выбрали технологию, которая позволяет расширять список учитываемых факторов, она очень гибкая. На первом этапе в этом перечне есть 15 пунктов, но сейчас активно ищется возможность их добавления по мере необходимости:
- Мы думаем, как бы сделать так, чтобы к этим характеристикам пользователь мог добавлять свои. Пока не очень понятно, каким образом можно осуществить задуманное. Один из вариантов – позволить присоединять свой архив. Это важно, потому что определяет потенциального потребителя и широту использования.
Надо отметить, что разработка веб-системы для вычисления климатических характеристик и анализа глобальных и региональных климатических изменений – проект совместный. В ее создании принимают участие томский филиал Института вычислительных технологий СО РАН, ИВМ РАН, Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН, СибНИГМИ, Томский государственный университет, а также зарубежные партнеры. В сентябре 2012-го года можно будет говорить о некой точке, после которой система способна быть продемонстрированной – хотя, уже сейчас она, пока еще не доработанная до конца, обсчитывает научные задачи.
Закономерный вопрос – кто будет использовать разработку? – подразумевает весьма очевидные ответы. В первую очередь, это, конечно, ученые самых различных направлений, сопряженных с климатом. Социологи и экономисты – взаимосвязь некоторых их выкладок и климатических характеристик очевидна. Биологи, ботаники – это само собой. Метеорологи – люди, которые отвечают за погоду. Все они и многие другие, как утверждает Евгений Гордов, должны привносить в систему что-то новое – в первую очередь, архивы данных и…возможности.
- Потребителя необходимо выращивать, - пожимает он плечами, - надо, чтобы у человека появилась мысль: стоит делиться и объединяться. От этого всем будет только лучше.
Екатерина Пустолякова
Фото предоставлены Е.П.Гордовым.
