Это, попросту говоря, большая воронка диаметром около метра, которая устанавливается на тросе, на определённых глубинах. И частицы, которые опускаются сверху вниз, там накапливаются. А снизу - приёмные флаконы, там за определённое время, - месяц, несколько месяцев, год - этот материал улавливается. И мы теперь можем знать, где, что, как, какие потоки существуют, это уже совершенно новая область количественной литологии и геохимии.
И совершенно чётко можно сказать, какой материал, где и как распространяется. И оказалось, что главная часть осадочного материала, 93%, как я говорил, садится в устьях рек. Но тогда, казалось бы, там должны быть какие-то тысячеметровые громадины. Действительно, геофизика показывает, что это так. Но не совсем это и так, если смотреть во времени. Глубоководное бурение показало, что главная часть осадочного вещества накапливается не в середине океанов, а по краям материкового склона. Континенты имеют подводную окраину, которая называется «шельф». Потом бровка шельфа, обычно это глубина от 100 до 200 метров. Дальше идёт крутой склон до глубин в 3-4 тысячи метров, и здесь как раз, у основания склона идёт граница двух типов коры, континентальной и океанической. И эта граница прикрыта сверху громадной толщей донных осадков. Что значит громадной? Это порядка 10-16, 20-ти километров.
А.Г. Ничего себе разброс.
А.Л. А какой же механизм? Раньше мы совершенно не представляли, каким образом это может произойти. А механизм очень интересный - теми же работами по тектонике литосферных плит в сочетании с другими методами удалось установить, что в истории океана были многократные моменты понижения уровня на несколько сот метров. А что при этом произойдёт? Скажем, это у нас шельф, он сейчас под водой, здесь глубина 100-200 метров. Когда уровень воды понижается, скажем, на 300 метров, с шельфа рыхлый материал сбрасывается течениями, волнами. Получается, что сначала всё это накапливается в устьях рек и в предлежащих частях шельфа, а потом сбрасывается, как бы бульдозером сметается к основанию склона.
Это явление я назвал лавинной седиментацией. Она имеет два уровня. Верхний уровень - в устьях рек, и нижний уровень - уровень постоянного хранения осадочного вещества, он отделён двумя-тремя тысячами метров от верхнего. Так вот, может быть, самое существенное то, что оказалось, что именно в маргинальных фильтрах накапливается значительная часть нефти и газа. И многие наши месторождения Сибири именно таким образом сейчас объясняются.
Но возникает сразу мысль: хорошо, если там накапливается, а здесь бульдозером сбросило, то, может быть, и там есть нефть? И долгое время считали, что ничего там нет, пока не начали бурить и почувствовали, уже во время работы «Гломар Челленджера», что там тоже есть признаки газов. У меня на глазах пеналы, в которых хранились керны, разрывало, а это значит, что это газ в твёрдой форме и в форме газогидратов. А следовательно, может быть и нефть.
Но дело в том, что эти месторождения можно так неудачно разбурить, что потом эти выходы нефти не закроешь. Поэтому в районе склонов до сих пор бурение не производится - именно из боязни загрязнения океана.
А.Г. И в принципе, там могут быть определённые запасы.
А.Л. Да. Но сейчас провели геофизические исследования, которые подтвердили потом бурением, пока только опытным, с применением всяких предохраняющих мер. И оказалось, что именно у основания склона находятся гигантские месторождения. Такие месторождения обнаружены у берегов Западной Африки и у атлантических берегов Южной Америки, это Бразилия и страны Африки. Запасы, которые там обнаружены, относятся к категории гигантских и супергигантских.
Таким образом, всякие мрачные прогнозы о том, что нефти нам хватит на 20-30 лет, не имеют силы. Сейчас все прогнозы отодвигается на большие сроки. И, по-видимому, первой, кто начнёт добывать, будет Бразилия…
Погода и биржевые цены

21.08.03
(00:38:20)
Участник :
Алексей Владимирович Бялко - доктор физико-математических наук
Александр Гордон : Насколько мы можем отодвинуть горизонт прогноза?
Алексей Бялко : Далеко не сможем. На это есть принципиальные преграды. Но прогноз тоже бывает разный. Можно предсказать хорошо - на день, хуже - на два. На неделю, в общем, ещё достаточно разумный прогноз. Но существует прогноз, кроме того, на месяц, на два, на три. Там просто включаются другие факторы, там другая точность, другие требования к прогнозу, но он всё равно есть. И наконец, есть прогнозы на столетие, там точности уже совсем мало, но на 50 лет тоже есть прогноз. Но он, скорее, уже не погодный, а климатический. Эту тему мы сегодня не будем затрагивать - потепление климата, это основа для серьёзного разговора. А сегодня я хотел бы с вами побеседовать о вариациях, именно краткосрочных вариациях погоды, о том, что можно сказать о них не только с точки зрения прогноза, но и о распределении этих флуктуаций погоды, которые мы, собственно говоря, каждый день наблюдаем.
Интерес к этому возрастает потому, что последнее время мы видим учащение погодных катаклизмов: наводнений, засух. С климатической точки зрения эти аномалии, по-видимому, будут усиливаться.
А.Г. Мы можем говорить о погоде, о потеплениях, о глобальных изменениях климата - не говоря о климате?
А.Б. Можно. всё равно о климате надо что-то сказать, потому что, чтобы говорить о флуктуациях, перед этим надо вычесть эту самую среднюю величину, которая и есть климат. Он тоже меняется. Поэтому вычитание среднего не всегда однозначно, но в каждой конкретной задаче его можно достаточно точно сформулировать. Я думаю, мы это сегодня увидим.
А.Г. Хорошо. Задача понятна.
А.Б. Я бы хотел, прежде чем говорить о флуктуациях, объяснить вещи, которые, в общем-то, всем известны. Но, тем не менее, простые вещи обычно ускользают от нашего внимания. Хочу сказать о физической основе этих колебаний погоды. Они приносятся к нам ветрами. А вот отчего возникает ветер, вам приходило в голову? Отчего вообще: «О чём ты воешь ветр ночной, о чём так сетуешь?..»
А.Г. В самых общих чертах я, наверное, смогу ответить на этот вопрос, но, честно говоря, не вдавался в детали.
А.Б. Ответ на него очень прост. Это явление физически называется - конвекция. Конвекцию понять просто: вот кастрюля у вас стоит на плите, снизу она подогревается, а сверху охлаждается. И собственно говоря, то же самое происходит с земной атмосферой. За моей спиной, на картинке, по-видимому, Земля, и жёлтыми стрелками обозначены солнечные лучи, которые на неё падают. Атмосфера наша достаточно прозрачна, поэтому существенная часть этих солнечных лучей достигает земной поверхности, океана или суши. И нагревает именно её. В атмосфере есть слои, которые поглощают излучение, в частности, озоновый слой. Но он берёт всего 2-3 процента солнечного излучения. Есть рассеивание излучения, которое сразу уходит в космос. А существенная часть, процентов 60-70, достигает земной поверхности и её согревает. И атмосфера прогревается снизу. Это вызывает восходящие потоки воздуха. Вот они изображены стрелками, вверх от самой поверхности земли. Они вовлекают с собой водные пары, и из-за этого, поднимаясь и охлаждаясь, образуются облака.
Но что нам важно: в основном солнечные лучи падают в район тропиков, и тропики поэтому, естественно, как мы знаем, прогреваются сильнее. И поэтому возникают потоки воздуха от тропиков на север и, соответственно, на юг (следующий, второй слайд, пожалуйста). И вот возникает система конвекции, глобальной конвекции. Справа показаны эти потоки, которые отходят от экватора к средним широтам. И там воздух начинает опускаться. Из-за того, что Земля вращается, такое прямолинейное движение ветра невозможно. Есть сила Кориолиса, которая закручивает потоки воздуха в Северном полушарии в одну сторону, в Южном - в другую сторону. Отсюда возникает некая симметрия Южного и Северного полушария. И от экватора возникает поток, идущий вдоль экватора с востока на запад - это пассаты.
Пассаты - это главные ветры на Земле, они есть как бы движущие силы всех остальных ветров. Сейчас мы к ним перейдём. А с другой стороны - они же порождают морские течения. И это постоянно действующий механизм (тут для простоты не нарисованы континенты). Но течения сталкиваются с континентами и отклоняются на север и на юг от экватора. Мы говорим сейчас об атмосфере, поэтому течения нас сейчас меньше интересуют, хотя для погоды это тоже очень важная составляющая. И погода на земле зависит от конкретного расположения континентов.
Но, казалось бы, ветры должны дуть от экватора и где-то в районе полюсов возвращаться. Но получается не так. Получается, что возникает на Земле как бы три таких конвективных ячейки, они называются: ячейка Хедли, Феррела и Полярный антициклон (на рисунке изображены слева). И поэтому в нашей полосе средних широт ветры дуют в основном с запада на восток. Вернее, ветры-то дуют во все стороны, а вот движение циклонов и антициклонов происходит с запада на восток, к нам они приходят из Европы. А на Европу надвигаются с Атлантического океана. Это как раз и даёт возможность предсказывать погоду, потому что мы в принципе знаем основные направления перемещения циклонов и антициклонов. Но что такое сами эти циклоны и антициклоны, более мелкие ячейки, чем основные ячейки конвекции?
Возникает непрерывное дробление общей конвективной картины на всё более мелкие и мелкие ячейки. Здесь самые большие антициклоны изображены как основные ячейки конвекции. На их фоне возникают более мелкие. И так до самых малейших дуновений ветерка. И вся эта гамма возмущений, весь спектр размеров циклонов, он и отражается в колебаниях, он сказывается на тех флуктуациях погоды, о которых мы будем говорить.
А.Г. Раз уж мы говорим о простых вещах - чем отличается циклон от антициклона?
А.Б. Третий слайд покажите, пожалуйста. Они тут изображены. Средний рисунок - это вертикальная плоскость. В циклоне воздух поднимается и, охлаждаясь наверху, образует облака. Поэтому при циклонах небо покрыто облаками. При этом на поверхности Земли воздух сходится к центру циклона, поднимается и наверху расходится. И эти направления изображены снизу и сверху. Снизу - на поверхности Земли, сверху - наверху, в верхних слоях тропосферы.
А закручиваются они потому, что существует сила Кориолиса. Это изображение для Северного полушария. В Южном полушарии направления закрутки будут обратные. Но циклоны - всегда области пониженного давления на поверхности Земли и повышенного сверху. А антициклоны - это области повышенного давления на поверхности Земли и пониженного - сверху. Самые верхние и самые нижние кривые относятся как раз к давлению на поверхности и, наоборот, в верхних слоях атмосферы.
И вся такая система ветров, она движется, она не стоит на месте. Поэтому циклоны всё время замещают антициклоны. И грубо говоря, у нас половина поверхности Земли покрыта из-за этого облаками, а половина - это ясная, солнечная погода, когда ветер опускается, движение происходит сверху вниз. Воздух при своём движении вниз согревается, и облака не образуются.
Это и есть причина того, что у нас погода бывает разная, причина того, что дуют ветры и причина того, что возникают температурные вариации. Погода, конечно, это не только температура, но температура - одна из простых характеристик, которые легко измерить, легко отследить. И на протяжении более чем столетия в тех широтах, где люди живут, которые населены, и примерно столетие вблизи полюсов и на океанах температуру измеряли достаточно качественно. И теперь эти данные сведены вместе. Я хочу показать эти данные - давайте подряд, с 7-й картинки. Восьмую, девятую, десятую, а потом ещё раз на них посмотрим.
Это ход температуры для нашего Северного полушария, для разных широт более чем за сто лет, с 1880 по 2000-й. Мы видим - посерёдке проведена усреднённая кривая - мы видим, что на всех четырех картинках она повышается. Повышается не совсем монотонно, но это и есть то, о чём мы…
А.Г. То, что заставляет говорить о глобальном потеплении…
А.Б. …не будем сегодня говорить, то есть потепление климата. А вот это средние широты. И другие покажите, чтобы можно было их сравнить. Там внизу подписаны широты, это самые северные, давайте на нём остановимся, потому что размах флуктуаций там наибольший. Все рисунки сделаны в одном размере, но если присмотреться к вертикальной шкале (в градусах), то видно, что размах самый большой - в северных широтах. А самый маленький - вблизи экватора.
А теперь давайте посмотрим, как распределены эти отклонения. Это 10-й слайд.
Вот распределение флуктуаций температуры для этих четырех полос, четырех земных поясов, они сведены на одной картинке. У нас по горизонтали отложены флуктуации температуры, а по вертикали - это гистограмма, она показывает, сколько флуктуаций приходится на данный отрезок отклонения температуры. Самая узкая и самая высокая кривая - это экватор и тропический пояс. А самые широкие, самые большие по амплитуде колебания - это гистограмма для самых северных широт.
Ещё одна существенная особенность этих кривых: они не гауссовые. Существует так называемое нормальное распределение. Покажите 11-й рисунок.
А.Г. Колокольчик Гаусса, так называемый.
А.Б. Да, колокол Гаусса. Колокол Гаусса, - и неслучайно он называется нормальным распределением. Есть в теории вероятностей центральная предельная теорема, которая доказывает, что если вы складываете много независимых случайных событий, то у вас в результате распределение должно быть гауссовым. А здесь, для температуры оно получилось не гауссовым. Выходит, что большие отклонения оказались более вероятны, чем гауссовы. А вблизи малых отклонений, там нечто вроде колокола Гаусса тоже есть, поэтому интуитивно мы погодные отклонения считаем как бы нормальными. Но большие отклонения, большие флуктуации погоды более вероятны, чем в нормальном процессе. И это очень существенно для предсказаний катастроф, для статистики, скажем, наводнений.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33