arrow http://www.bioticregulation.ru/life/zima_r.php

Лес, вода и погода
или
Почему не пришла зима?

Опубликовано в газете Гатчинская Правда от 26 декабря 2006 г. No. 149 (19372).

После засушливого, изобиловавшего лесными пожарами лета 2006 года сегодня за окном жители Европейской части России, как и жители Западной Европы, наблюдают необыкновенно теплый и дождливый декабрь. Связаны ли эти и подобные им - все учащающиеся - климатические катаклизмы с какими-то глобальными или космическими явлениями, такими как повышение концентрации углекислого газа или солнечная активность, или причины этих явлений совсем в другом? На этот вопрос можно аргументированно ответить, используя недавно полученные нами научные результаты, обсуждающиеся в настоящее время международной научной общественностью.

Удивительный факт: в регионах, покрытых естественными лесами, осадки не только не уменьшаются с удалением от океана, но могут и расти по мере продвижения вглубь континента на протяжении нескольких тысяч километров.

Анализ мировых климатических баз данных позволил обнаружить удивительный факт. Во всех обезлесенных регионах планеты (степях, саваннах, редколесьях) среднегодовые осадки резко падают с удалением от океана, в среднем уменьшаясь вдвое на каждые 400 км. В регионах же, покрытых естественными лесами (бассейны рек Амазонка и Конго, Великих Сибирских рек), осадки не только не падают, но могут и расти по мере продвижения вглубь континента на протяжении нескольких тысяч километров. Например, на сорок второй широте в Китае, где леса были сведены еще в доисторический период, осадки составляют 790 мм/год на расстоянии всего лишь 400 км от океана, а еще через 1500 км падают менее чем до 100 мм/год. Верховья же реки Енисей удалены от Тихого океана на четыре, а от Атлантического океана на шесть тысяч километров, представляя собой одну из наиболее удаленных от океанов областей планеты. Тем не менее, осадки в этой области составляют 800 мм/год.

Откуда же берется влага в глубине континента? Осадки состоят из влаги, которая принесена ветром с океана, и влаги, испарившейся из почвы. Поступающая с ветрами, дующими с океана, атмосферная влага конденсируется и выпадает в осадки, увлажняя почву. Но суша возвышается над океаном и имеет уклон. Поэтому под действием силы тяжести влага из почвы стекает в направлении максимального уклона, собирается в реки и течет в океан. Оставшаяся влага может вновь испариться и перенестись ветром вглубь континента, но за счет потерь влаги в речной сток, количество испарившейся на суше влаги, а, следовательно, и величина осадков, должны постоянно уменьшаться по мере удаления от океана. Это и происходит на всех обезлесенных территориях.

Лесные экосистемы способны закачивать влагу с океана как раз в таком количестве, которое необходимо для компенсации потерь почвенной влаги в речной сток, поддержания влажности лесной почвы на оптимальном уровне и, следовательно, обеспечения максимальной продуктивности самой экосистемы.

Тот замечательный факт, что этого не происходит в областях планеты, покрытых лесом, где осадки не уменьшаются с удалением от океана, означает следующее. Лесные экосистемы способны закачивать влагу с океана как раз в таком количестве, которое необходимо для компенсации потерь почвенной влаги в речной сток, поддержания влажности лесной почвы на оптимальном уровне и, следовательно, обеспечения максимальной продуктивности самой экосистемы. Это неизвестное ранее явление было названо лесным биотическим насосом атмосферной влаги.

Каковы физические и биологические принципы действия лесного насоса атмосферной влаги? Водяной пар - газообразное состояние воды - в атмосфере находится под воздействием двух независимых физических факторов, силы тяжести и температуры. Равновесие водяного пара в поле земного притяжения означает, что на каждой высоте давление пара скомпенсировано весом пара в атмосферном столбе над этой высотой. Падение давления газа с высотой приводит к разрежению газа, что усиливает уменьшение давления. В результате, равновесное давление водяного пара падает с высотой в геометрической прогрессии, уменьшаясь вдвое на каждые 9 км подъема. С другой стороны, водяной пар в воздухе не может иметь концентрацию выше насыщенной. Такая концентрация возникает непосредственно у поверхности океана, влажной почвы и влажных листьев. Насыщенная (максимальная) концентрация убывает с уменьшением температуры также в геометрической прогрессии - примерно вдвое с уменьшением температуры на каждые 10 oC. Избыток водяного пара немедленно конденсируется, переходит в жидкость и выбывает из газовой фазы.

Нескомпенсированное давление водяного пара у поверхности во много раз превосходит вес водяного пара в атмосферном столбе, что создает направленную вверх силу, действующую на влажный воздух.

Поэтому водяной пар мог бы находиться в гравитационном равновесии над влажной земной поверхностью только в том случае, если температура атмосферного воздуха уменьшалась бы не быстрее, чем по 10 oC на каждые 9 км подъема. В реальности же температура воздуха в земной атмосфере на 9 км подъема падает почти на 60 oC! Это означает, что верхние слои атмосферы оказываются слишком холодными для того, чтобы вес водяного пара, находящегося в них, был достаточен для компенсации давления водяного пара в нижних, теплых слоях атмосферы. Нескомпенсированное давление водяного пара у поверхности во много раз превосходит вес водяного пара в атмосферном столбе.

Это приводит к возникновению направленной вверх силы, действующей на влажный воздух. Эта сила создает потоки воздуха и водяного пара от земной поверхности в верхние слои атмосферы, где водяной пар конденсируется и выпадает в осадки в форме дождя или снега. Выбывание пара из воздуха компенсируется непрерывным испарением с влажной земной поверхности. В областях, где испарение больше, больше и восходящие потоки влажного воздуха. Это приводит к следующей важнейшей закономерности атмосферной циркуляции: приземный влажный воздух засасывается из областей с меньшим испарением в области с бo'льшим испарением. В этом и состоит сущность действия лесного биотического насоса. Испарение над ненарушенным сплошным покровом леса всегда больше испарения с открытой поверхности океанов, поэтому лес может легко засасывать влажный воздух с океанов в количествах, необходимых для своего нормального функционирования.

Приземный влажный воздух засасывается из областей с меньшим испарением в области с бo'льшим испарением.

Почему испарение с лесного покрова превосходит испарение с открытой поверхности океана? Потому, что естественный лес имеет большой листовой индекс, т.е. испарение происходит не с одной плоскости, как в случае океана, а с нескольких плоскостей листовых пластинок. Аналогично, если мокрые простыни сложить "стопкой" друг на друга, они будут сохнуть медленнее, чем если эти простыни развесить параллельно друг над другом так, чтобы испарение могло происходить с каждой простыни.

Испарение с лесного покрова превосходит испарение с открытой поверхности океана потому, что лес имеет большой листовой индекс (т.е. много поверхностей для испарения).

Круглогодичная влажная почва ненарушенных лесов предотвращает пожары, а управляемое лесом испарение с поверхности листьев не допускает возникновения наводнений. Постоянная, круглогодичная тяга биотического лесного насоса делает невозможным возникновение ураганов и смерчей. Разрушение биотического насоса в ходе уничтожения лесов приводит к появлению всех этих явлений на нарушенных человеком территориях.

Что происходит сегодня в Европе? Пока сохранялись обширные леса на Северо-Западе России, закачивающие влагу с Арктики, испарение этих лесов практически круглогодично превышало испарение с поверхности северных морей, как за счет высокого листового индекса, так и за счет более высокой среднегодовой температуры. Это обеспечивало преобладание прохладных ветров с Арктики и северной Атлантики в нашей части континента. За последние десять лет рыночной экономики резко интенсифицировалась вырубка лесов по всему Северо-Западу России, включая Ленинградскую область и Карелию. Это привело к резкому падению листового индекса и потоков испарения с поверхности суши, в особенности в летний период вегетации. Поэтому летом океан все чаще оказывается способным "перетянуть одеяло на себя" - вместо прохладных потоков воздуха с океана на сушу, охлаждающих сушу и приносящих дожди, летом наблюдаются теплые потоки воздуха с суши на океан, нагревающие последний. Сейчас, в декабре, прогревшийся океан по-прежнему имеет испарение, существенно превосходящее испарение с обезлесенной, опустевшей суши. Поэтому и направление ветра преимущественно южное, т.е. в сторону океана, и среднесуточные температуры рекордно высокие.

Вырубка лесов на Северо-Западе России привела к разрушению лесного насоса атмосферной влаги, который круглогодично тянул влажный воздух с северных морей.
В результате, обычное направление ветров сменилось на преимущественно южное (теперь океан тянет на себя), что и привело к рекордным декабрьским температурам.

Итак, именно уничтожение естественного растительного покрова Северо-Запада России в результате вырубки леса полностью объясняет наблюдаемую региональную климатическую аномалию. Можно предсказать и дальнейшее развитие событий при продолжении сведения лесов в нашем регионе. Неспособность разрушенного растительного покрова закачивать влагу с океана в летний период, когда влага необходима растениям, приведет к учащению засух, подъему максимальных температур и деградации устойчивого сельскохозяйственного цикла. За этим последуют разрушение сначало мелких, а затем и более крупных речных бассейнов, обмеление и исчезновение рек и, наконец, полное опустынивание региона, подобное произошедшему в полностью покрытой некогда лесами Австралии после заселения ее древними людьми.

Неспособность разрушенного растительного покрова закачивать влагу с океана в летний период, когда влага необходима растениям, приведет к учащению засух, подъему максимальных температур, деградации устойчивого сельскохозяйственного цикла и разрушению речных бассейнов.
От этих изменений в первую очередь и наибольшим образом пострадают не лесопромышленники, а большинство коренного населения региона, веками проживающего на этой территории, в том числе и те наемные рабочие, которые сегодня получают зарплату за счет вырубки лесов.

Заметим, что наиболее обеспеченной верхушке населения, в том числе и крупным лесопромышленникам, которые получают наибольшую экономическую выгоду от рубки леса, эти изменения угрожают в меньшей степени, так как они могут проживать в других регионах или переехать туда. От этих изменений в первую очередь и наибольшим образом пострадает большинство коренного населения региона, веками проживающего на этой территории, в том числе и те наемные рабочие, которые сегодня получают зарплату за счет вырубки лесов. В отличие от вырубки, восстановление естественных лесов - крайне медленный процесс, занимающий не одну сотню лет.

Физический закон, позволивший заселить сушу, познавался жизнью в течение сотен миллионов лет путем бесчисленной череды эволюционных проб и ошибок, пока, наконец, не были открыты возможности построения сплошного лесного покрова. Естественный лесной покров функционирует как мощный насос влаги и, за счет управления атмосферной циркуляцией, полностью определяет устойчивость благоприятного климатического режима на суше. Рассмотрению человеком леса - единственно возможной формы устойчивой жизни на суше - как запаса древесины, с помощью которого можно ускорить экономический рост и обеспечить новые рабочие места, трудно что-нибудь сопоставить. Разборка гаек, скрепляющих рельсы железнодорожного полотна, на грузила для ловли рыбы в известном рассказе А.П.Чехова, представляется очень слабой аналогией. Населению России необходимо полностью изменить свое отношение к деревьям и лесу. Только в этом случае удастся остановить начавшиеся катастрофические изменения климата на континенте и восстановить долгосрочную устойчивость благоприятных для жизни человека условий окружающей среды и климата.