Для ученых климатические перемены сегодня больше не гипотеза, а суровая реальность, с которой сталкивается весь мир. Но что скрывается за этими глобальными изменениями, кроме нарастающей жары и таяния льдов? И что с этим делать? Активисты и политики наперебой предлагают какие-то «единственно верные решения», но годятся ли они для современного человечества? Об этом и многом другом рассказывает доктор физико-математических наук Владимир Михайлович Катцов, директор Главной геофизической обсерватории имени А. И. Воейкова Росгидромета и один из ведущих специалистов по климатологии в России.
фотограф Нелли Ниязова
«Сначала я мечтал о путешествиях, а не о науке»
— Многие считают, что ученый обычно с детства склонен к занятиям наукой. Как именно вы пришли к изучению климата? Были ли у вас в юности четкие интересы, это был осознанный выбор или все произошло случайно?
— До довольно позднего возраста ничто не предвещало, что я выберу именно этот путь. В школьные годы мои интересы менялись — как правило под воздействием книг или кино: то я мечтал об археологии, то почти всерьез присматривался к судебной медицине. Мне кажется, у детей так бывает часто. Пожалуй, наиболее устойчивой была тяга к далеким путешествиям, впрочем, без конкретной привязки к какой-либо профессии. Меня вдохновляли герои, места и события книг Жюля Верна, Стивенсона, Джека Лондона, других не столь известных писателей. В конце 1960-х — в 1970-е годы дальние моря и страны казались особенно далекими. В последние год-два учебы в школе я услышал об океанологии, о научно-исследовательских судах и экспедициях, и картина сложилась.
— Кажется, что путешествия и наука об океанах — близкие вещи только на словах и в воображении. Как именно вы связали свою мечту с наукой?
— Я поступил в Ленинградский гидрометеорологический институт на факультет океанологии, в то время это было престижно, там был серьезный конкурс. Я неплохо учился, хотя и без особого интереса к науке. У студентов-океанологов были чудесные практики — сначала «на суше», а после второго курса — первый короткий балтийский рейс на небольшом учебном судне «Нерей». Затем, после третьего курса я оказался в числе счастливчиков, проходивших практику на научно-исследовательском судне «Профессор Визе» НИИ Арктики и Антарктики. Это был один из так называемых северных рейсов — недолгий, чуть больше двух месяцев, но сколько потрясающих впечатлений! Так для меня наука соединилась с путешествием, и я был готов продолжать в том же духе.
В течение следующего года произошло два важных события. Во-первых, на четвертом курсе я наугад, не особенно интересуясь темой океанских приливов, записался на курсовую работу к профессору Борису Абрамовичу Кагану, известному ученому, руководившему в то время лабораторией в Ленинградском отделе Института океанологии им. П. П. Ширшова Академии наук СССР. Так я оказался на пороге «большой науки», ощутив при этом не только восхищение, но и трепет из-за пробелов в своей математической подготовке. Годы спустя, на вечернем отделении Ленинградского государственного университета мне удалось ощутимо подтянуться по разным математическим дисциплинам.
Во-вторых, экспедиция на «Профессоре Визе» продемонстрировала пользу владения языками. И я, что было в то время довольно необычно, продолжая учиться на океанологическом факультете, поступил на факультет романо-германской филологии в Калининский (сегодня Тверской) университет — географически ближайший к Ленинграду, где имелось соответствующее заочное отделение. Без преувеличения, это решение было одним из самых удачных в моей жизни. Обучение было долгим — семь лет, включая перерыв на службу в армии, но полученное в итоге филологическое образование (далеко не только язык) было исключительно полезно мне на протяжении всей жизни, в том числе в научной деятельности.
Вернувшись из армии и продолжая заочно учиться в Калининском университете, я поступил в аспирантуру Института океанологии. Было непросто, но в итоге мной была защищена кандидатская диссертация на тему о глобальных океанских приливах.
— В какой момент вы начали заниматься климатом? Или это была одна из «неизбежных» тем в институте?
— После аспирантуры я был принят в Главную геофизическую обсерваторию им. А. И. Воейкова (ГГО) на должность младшего научного сотрудника. Это старейший российский институт (в 2024 году обсерватории исполнилось 175 лет), занимающийся исследованиями в области метеорологии, физики атмосферы и климата. В Отделе динамической метеорологии, который возглавлял будущий директор обсерватории Валентин Петрович Мелешко, успешно развивалось численное моделирование глобальной атмосферы и климата. Коллектив ученых был очень сильный. На творческом подъеме находились Андрей Павлович Соколов, Дмитрий Александрович Шейнин, другие сотрудники. Работа ладилась. Мне была поручена весьма скромная задача — применить в модели атмосферы довольно простое описание верхнего слоя океана и морского льда, что позволило в дальнейшем приступить к изучению реакции глобального климата на удвоение концентрации CO2 в атмосфере.
— Насколько эти исследования были значимы на мировом уровне?
— Наши исследования были вполне на уровне, хотя давало о себе знать усугубляющееся отставание нашей страны в компьютерных ресурсах. Сами же эксперименты по оценке так называемой равновесной реакции глобального климата на удвоение концентрации CO2 по своей постановке восходят к концу 1970-х годов, к работам Сюкуро Манабе и Джеймса Хансена в США. Эти работы фактически стали точкой отсчета в количественной оценке чувствительности глобальной климатической системы к антропогенным воздействиям. На основе их результатов был установлен «консенсусный» диапазон чувствительности климата к удвоению концентрации CO2 в атмосфере (иными словами, глобального потепления) от 1,5 до 4,5 градусов Цельсия, который в дальнейшем корректировался. С этого диапазона впоследствии стартовала МГЭИК (Межправительственная группа экспертов по изменению климата), широко известная своими оценочными докладами об изменении климата.
— То есть такие исследования стали важным этапом в понимании климатических изменений?
— Да. С тех пор и сами глобальные климатические модели, и эксперименты с ними стали намного более сложными и ресурсоемкими, а модельные описания климатической системы ушли далеко вперед. Число моделей в мире в последнее десятилетие превысило сотню. Организованы масштабные международные эксперименты по сравнению этих моделей и отдельных их компонентов. Именно эти эксперименты служат одним из главных «ресурсов» МГЭИК в части сценарного прогнозирования климата. А начались эти международные сравнения с глобальных моделей общей циркуляции атмосферы — еще в конце 1980-х годов. Модель атмосферы ГГО успешно участвовала в этом эксперименте наряду еще с тремя отечественными атмосферными моделями. Однако впоследствии главным приоритетом в моделировании климата в ГГО стала уже не глобальная, а региональная климатическая модель, точнее система моделей, позволяющая рассчитывать сценарии изменения климата с высоким пространственным разрешением — для регионов, представляющих для России особый интерес. Сейчас это Россия, Арктика, Центральная Азия. В последние годы главным контекстом для этих разработок ГГО стал Национальный план адаптации к изменениям климата. А сама адаптация к изменениям климата, в соответствии с указом президента, в текущем году вошла в число приоритетных направлений научно-технологического развития нашей страны.
фотограф Нелли Ниязова
«В нужное время — в нужном месте»
— Как развивалась ваша карьера дальше? Как получилось, что вы стали из академического ученого руководителем научной организации? Как вообще ученый становится начальником?
— Не знаю, есть ли тут закономерности. Думаю, что в разных ситуациях по-разному. Я пришел в обсерваторию в 1988 году, в интересный момент: с одной стороны, мы были на пике формы в том, что касалось моделирования климата; с другой — было очевидно нарастающее технологическое отставание нашей науки в части оснащенности столь необходимыми для нее суперкомпьютерами. В условиях перестройки и расширения международного сотрудничества этот недостаток в какой-то степени мог быть скомпенсирован доступом, хоть и ограниченным, к зарубежным вычислительным ресурсам. Некоторые наши сотрудники тогда ездили в США и проводили расчеты с нашей моделью на их компьютерах. К сожалению для обсерватории, в начале 1990-х годов часть наших ведущих сотрудников уехала работать за рубеж, где их, конечно, охотно приняли. Впрочем, это была весьма типичная история для российской науки того времени. К счастью, на личном уровне связи с уехавшими коллегами не прервались.
— И вы почти сразу стали старшим научным сотрудником?
— Верно. С учетом такой кадровой ситуации нам, еще сравнительно молодым специалистам, пришлось взять на себя больше обязанностей. По понятным причинам, «карьерный рост» в таких условиях не слишком радовал.
— Тогда же директором стал Валентин Петрович Мелешко?
— Да, Валентин Петрович вскоре стал директором и фактически спас обсерваторию в этот, наверное, сложнейший для нее со времен Великой Отечественной войны период. Положение было действительно тяжелое: здание ГГО не отапливалось, сотрудники зимой сидели на работе в платках и валенках, финансирование было почти на нуле и настроение тоже было на нуле. Сейчас мне трудно представить, как Валентину Петровичу удалось тогда не пасть духом, не сдаться, выстоять. Мне тогда было тридцать с небольшим. Посещала мысль: неужели все вот так и закончится? Из-за безденежья пришлось подрабатывать на стороне, впрочем недолго. Кстати, в этом очень помогло филологическое образование. В общем, были поводы для того, чтобы подумать об отъезде из страны. Но тут, как знак свыше, мы неожиданно получили пару скромных грантов Российского фонда фундаментальных исследований, что дало небольшую передышку. Примерно в то же время к нам в лабораторию пришел Сергей Анатольевич Фокин, у которого были довольно многообещающие идеи в отношении моделирования общей циркуляции океана и морского льда, чем мы с ним вместе и занялись. Лет пять мы с ним интересно и успешно работали. И я многому научился у него.
Да, а Валентину Петровичу все же удалось наладить отопление в обсерватории. У нас стали появляться новые интересные проекты и результаты, много интересной работы. К концу 1990-х годов кризис в ГГО был преодолен. В 2000 году я был назначен заведующим отдела динамической метеорологии.
— Расскажите про ваш интерес к Арктике? Вы как будто случайно нашли свою нишу.
— В случайности я не верю. Давно, когда я еще и года не проработал в ГГО, Валентин Петрович как-то раз подошел ко мне, как он выразился, «посоветоваться» по поводу постановки численных экспериментов по исследованию влияния характеристик морского льда на циркуляцию атмосферы в Арктике. Не думаю, что он особенно нуждался в моих советах, но для меня это было поводом с головой погрузиться в проблему. Были проведены численные эксперименты с моделью атмосферы с разными способами задания морского льда, получены интересные и актуальные для того времени результаты. Можно сказать, что с этих событий начался мой научный интерес к динамике климата Арктики, который сохранился до сих пор. Мне сопутствовала удача на этом пути: мы занялись сравнительным анализом глобальных моделей общей циркуляции атмосферы в высоких широтах и получили результаты, заинтересовавшие некоторых известных исследователей Арктики. Можно сказать, что я оказался в нужное время в нужном месте. Благодаря международным проектам сравнения моделей исследования климата Арктики с помощью ансамблей численных моделей атмосферы и океана получило в 1990-е годы заметный импульс. У меня начали расширяться научные связи с некоторыми зарубежными коллегами, с одним из которых — профессором Джоном Уолшем — эти связи оказались особенно продолжительными и плодотворными. Вслед за статьями в хороших журналах и выступлениями на международных научных конференциях пришло время моего участия в международных научных комитетах и рабочих группах, в подготовке крупнейших оценочных докладов о климате и его изменениях.
— И это тоже стало шагом к административной должности?
— В какой-то мере. Но более существенным было другое обстоятельство. Как мне известно, у Валентина Петровича были насчет меня совершенно определенные планы. Он решил, что после 70 лет ему пора уходить с поста директора, хотя строгих ограничений по возрасту в то время не было. Руководство Росгидромета положительно отнеслось к его предложению назначить на эту должность меня, однако, по моей просьбе, мне дали год отсрочки, чтобы я успел защитить докторскую диссертацию.
— Удается ли сейчас совмещать исследования и административную работу?
— С годами это становится все сложнее. Постепенно у руководства Росгидромета формировалось убеждение, что заниматься наукой директорам институтов не следует — для этого есть научные сотрудники. Я считаю, что человек, возглавляющий научное учреждение, в особенности столь «многовекторное», как ГГО, должен не просто понимать и ценить науку, но и следить за ее мировыми тенденциями, участвовать в экспертных, в том числе международных, группах, обсуждать научные проблемы, самостоятельно писать научные тексты и готовить научные доклады, в конце концов хотя бы бегло, но постоянно знакомиться с новой научной литературой. Административные обязанности, конечно, не способствуют всему этому.
— Но вы не жалеете?
— Нет, не жалею.
фотограф Нелли Ниязова
«Арктика — и индикатор, и фактор изменений глобального климата»
— Вернемся к вашему интересу к Арктике. Кажется, сейчас это одна из самых актуальных тем в науке о климате?
— Действительно, интерес к Арктике высок, причем не только со стороны ученых, но и бизнеса, и политиков из разных стран мира. Тут следует отметить высокую скорость происходящих изменений арктического климата (так называемое полярное усиление глобального потепления), а также воздействие региональных изменений в Арктике на глобальный климат. При этом Арктика — один из четырех регионов мира, отнесенных МГЭИК к наиболее уязвимым к изменениям климата. Она же и средоточие многочисленных и до сих пор недостаточно изученных климатически значимых процессов и обратных связей. Часть климатических обратных связей привносится в высокие широты криосферой, в частности морским льдом со всей присущей ему сложностью динамических и термодинамических процессов. Наряду с криосферой особенности формирования облачности и атмосферного пограничного слоя, низкое влагосодержание воздуха, необычная стратификация Северного Ледовитого океана, специфическая роль субарктических морей Северной Атлантики в глобальной океанской циркуляции и другие особенности делают Арктику чрезвычайно сложным объектом, с точки зрения физико-математического моделирования и прогнозирования.
— А что насчет взаимодействия с другими регионами? Многие ученые говорят, что изменения в Арктике влияют даже на погоду в умеренных широтах.
— Так и есть. Репутация «кухни погоды», региона, способного оказывать влияние на атмосферные процессы в умеренных широтах Северного полушария, закрепилась за Арктикой еще в XX веке. Этому влиянию на протяжении десятилетий посвящались многочисленные научные исследования. Уже в текущем столетии интриги добавили быстрые изменения климата Арктики, происходящие на фоне глобального потепления.
— Какие вы видите перспективы для Арктики в долгосрочной перспективе? Сможет ли человечество остановить процессы ее деградации?
— И для Арктики, и для всей планеты дальнейшее потепление в ближайшие десятилетия с очень высокой вероятностью — неизбежность. Термическая инерция глобальной климатической системы столь велика, что даже самые радикальные меры по сокращению выбросов в атмосферу антропогенных парниковых газов могут сказаться лишь во второй половине столетия. В этой ситуации требуются энергичные и безотлагательные, но, конечно, тщательно продуманные и научно обоснованные меры по упреждающей адаптации практически всех отраслей экономики и населения к неизбежному. При этом климатическая наука, оснащенная высокотехнологичными системами мониторинга и моделями, увенчанная экономическими оценками и расчетами, — важнейшимй ресурс адаптации.
«Простых решений климатической проблемы не просматривается»
— Может ли климатическая наука дать конкретные советы по сокращению рисков, идущих от глобального изменения климата?
— Ответы на такие вопросы должны рождаться в диалоге между климатологами, экономистами, специалистами отраслей экономики и другими. Климатологи могут предоставить данные о том, что происходит с климатом сейчас, и что, вероятно, произойдет в будущем. А вот для выработки мер как по смягчению антропогенного воздействия на климат, так и по адаптации к изменениям климата необходимы междисциплинарные исследования. При этом требуется постоянный мониторинг эффективности принимаемых мер.
К сожалению, никакое простое, единственное, безболезненное решение климатической проблемы в настоящее время не просматривается. По-видимому, приемлемое решение может находиться где-то между смягчением и адаптацией, причем и у того, и у другого есть пределы, которые тоже необходимо отчетливо себе представлять. Ну и очевидный вывод: возможности науки не безграничны, но без нее в решении этих проблем рассчитывать не на что. Эта роль науки очень ясно обозначена в Климатической доктрине Российской Федерации. К слову, координация разработки проекта первой Климатической доктрины нашей страны в 2008 году была поручена ГГО. Мы с большим воодушевлением занялись тогда этой работой и были совершенно удовлетворены ее результатом: первая Климатическая доктрина РФ была утверждена президентом в 2009 году и действовала без изменений до 2023 года.
— Есть ли еще идеи, как сдержать глобальное потепление? Например, геоинжиниринг?
— Да, эта тема обсуждается, причем довольно широко. В данном случае геоинжиниринг — это те или иные преднамеренные воздействия на климатическую систему с целью замедления глобального потепления. Например, одна из известных идей — забрасывать аэрозоль в стратосферу, чтобы снизить поступление к поверхности Земли коротковолнового солнечного излучения. Неопределенностей — масса, риски, на наш взгляд, огромные. И я не вижу причин ожидать, что в обозримом будущем климатическая наука сможет обеспечить снижение рисков подобных затей до приемлемого уровня.
— Какие задачи стоят перед климатологией в перспективе?
— В числе важных я бы назвал проблему количественной оценки чувствительности климатической системы к внешним воздействиям. Межмодельный разброс оценок реакции климатической системы на один и тот же сценарий антропогенного воздействия все еще остается слишком большим. Еще одна важнейшая на сегодняшний день проблема — большая неопределенность оценок естественных источников и стоков парниковых газов в климатической системе, в том числе в меняющемся климате. Многие вопросы о том, какова в настоящее время и как изменится роль лесов, водных объектов суши, многолетней мерзлоты, океанов и т. п. в глобальном углеродном цикле, требуют дальнейших глубоких исследований. Важной проблемой является и «обнаружение и установление причины» тех или иных изменений в климатической системе, особенно когда речь идет об экстремальных климатических явлениях. Помимо перечисленных и ряда других фундаментальных и прикладных научных проблем, климатической науке необходимо осваиваться в контексте бурно развивающихся технологий: новые горизонты суперкомпьютерного быстродействия; растущие возможности дистанционных наблюдений; «большие данные», генерируемые расширяющимися системами наблюдений и усложняющимися моделями; перспективы использования машинного обучения в решении тех или иных климатологических задач и т. п.
фотограф Нелли Ниязова
— Что нужно учить будущему климатологу в школе? На какие предметы обратить внимание?
— Думаю, что ничего нового здесь не скажу: нужны физика, математика, химия, география, биология, да и астрономия. Кроме того, я уверен, что без владения русским языком — умения точно и грамотно формулировать свои мысли — в науке не обойтись. У нынешнего поколения научной молодежи иногда бывает так, что они сильны в технических вопросах, умело обращаются с компьютерами, но беспомощны в изложении своих мыслей в виде текстов, а без этого в науке нельзя. Кроме того, наука о климате существенно интернациональна, поэтому нужны и другие языки, а иначе как читать зарубежную литературу и общаться с зарубежными коллегами?
— А какие университеты выбрать? Есть ли предпочтительные вузы?
— Затрудняюсь ответить на этот вопрос. Конечно, университеты обеих столиц предполагают определенный уровень подготовки, но мне кажется, что наука в России все чаще рождается не только в столицах. Мой опыт в этой части ограничен, но я с интересом и надеждой смотрю в регионы нашей страны.
При поддержке гранта Минобрнауки России в рамках федерального проекта «Популяризация науки и технологий» № 075-15-2024-571 и всемерной поддержке Физтех-Союза.
