Table of Contents

Холодная война как непреднамеренная климатическая лаборатория

Эпоха холодной войны, растянувшаяся примерно с 1947 по 1991 год, обычно вспоминается через призму ядерной балансировки, прокси-войн и идеологической конкуренции. Тем не менее, под поверхностью геополитической драмы, параллельная история разворачивалась в атмосфере планеты и океанах. Этот период породил некоторые из наиболее тщательно документированных климатических моделей и погодных экстремумов 20-го века, именно потому, что приоритеты холодной войны привели к беспрецедентному расширению мониторинга окружающей среды. Военные метеорологические станции усеяли отдаленные острова, ядерные испытательные полигоны требовали точного метеорологического прогнозирования, а зарождающиеся спутниковые программы начали возвращать глобальные наблюдения, которые никогда ранее не были возможны. Результатом является богатая, если отрезвляющая, запись о том, как изменчивость климата и экстремальная погода формировали общества уже под стрессом глобального противостояния. Понимание этих моделей - это не просто историческое любопытство - это помогает совершенствовать модели естественной изменчивости, против которой измеряется современное антропогенное потепление.

Глобальные климатические модели в эпоху холодной войны

Аномалия охлаждения середины века

Одной из самых ярких климатических особенностей ранних десятилетий холодной войны был период небольшого глобального охлаждения примерно с 1940-х по 1970-е годы. Эта пауза в тенденции потепления, которая началась с промышленной революции, озадачила ученых в то время и привела к некоторым предположениям о предстоящем ледниковом периоде. Охлаждение не было однородным: в то время как Арктика и части Северной Атлантики испытали заметное снижение температуры, в других регионах наблюдалось устойчивое тепло. Исследования теперь показывают, что эта аномалия была результатом комбинации факторов, включая высокие уровни сульфатных аэрозолей от послевоенной промышленной экспансии, серии крупных извержений вулканов и естественной изменчивости океан-атмосфера. Охлаждение было особенно ярко выражено над континентальными массивами Северного полушария, где средние температуры опускались примерно на 0,3 ° C относительно пика середины века NOAA Climate.gov .

Сдвиг режимов осадков

Модели осадков в эпоху холодной войны показали заметное региональное расхождение. 1950-е и 1960-е годы принесли в центральные Соединенные Штаты более чем среднее количество осадков, способствуя продуктивному сельскохозяйственному периоду, в то время как одновременно регион Сахеля в Африке начал разрушительное снижение в засуху, которая усилилась в течение 1970-х и начала 1980-х годов. Южная Азия испытала сильно изменчивые сезоны муссонов, с несколькими годами катастрофических наводнений, перемежающихся с тяжелыми сухими периодами. Эти сдвиги осадков не были случайными; они были связаны с десятилетними колебаниями температуры океана, особенно с десятилетним периодом Тихого океана и Атлантическим многодесятилетним колебанием, которые были только должным образом описаны позже, но последствия которых уже ощущались.

Роль полярных регионов

Холодная война превратила Арктику и Антарктику в передовые линии научного наблюдения. Советские и американские исследовательские станции в Арктике отслеживали протяженность морского льда, атмосферное давление и температуру с возрастающей точностью с 1950-х годов. Эти записи показывают, что арктический морской лед претерпел значительную межгодовую изменчивость во время холодной войны, причем некоторые десятилетия показывали относительно стабильный охват, а другие показывали резкие отступления. Антарктические наблюдения, хотя и скудные, захватили важные сигналы, включая развитие озоновой дыры - явление, впервые обнаруженное британскими учеными на станции Галлея в 1985 году. Полярные записи этой эпохи образуют критическую основу для оценки недавних, более драматических изменений Обсерватория Земли НАСА .

Основные погодные крайности периода холодной войны

Засухи и кризисы продовольственной безопасности

Возможно, ни одна экстремальная погода не имела более серьезных геополитических последствий, чем засуха. Советский Союз пережил серию сильных засух в 1950-х, 1960-х и особенно в начале 1970-х годов, которые искалечены производством зерна и вынудили массовый импорт с Запада - фактор, который тонко изменил экономические балансы во время разрядки. Засуха в Сахеле 1970-х и начала 1980-х годов была еще более разрушительной, что привело к широкому распространению голода и способствовало политической нестабильности в Западной Африке. В Соединенных Штатах 1950-е годы видели многолетние условия засухи на Великих равнинах, хотя улучшенная сельскохозяйственная практика смягчила худшие последствия по сравнению с эпохой пыльных чаш 1930-х годов. Австралия также пережила длительные засушливые периоды в 1960-х годах, которые изменили политику управления водными ресурсами.

Зимний холод и энергетические потрясения

Эпоха холодной войны произвела некоторые из самых запоминающихся холодных периодов в современной истории. Зима 1962-63 годов в Европе была исключительно суровой, со средними температурами в некоторых частях Соединенного Королевства, падая более чем на 4 ° C ниже долгосрочного среднего, замерзая реки и каналы и нарушая транспорт в течение нескольких недель. Соединенные Штаты испытали печально известную арктическую вспышку января 1977 года, которая принесла снег в Майами впервые в истории и вызвала массовые всплески спроса на энергию, поскольку запасы природного газа были короткими. Эти холодные крайности часто были связаны с атмосферными блокирующими моделями - стабильными системами высокого давления, которые отвлекали реактивный поток на юг, позволяя полярному воздуху погружаться далеко в средние широты. Понимание частоты и движущих сил таких блокирующих событий во время холодной войны помогает уточнить прогнозы для будущих зимних крайностей.

Тропические циклоны и тайфуны

Записи о тропической циклонной активности значительно улучшились во время холодной войны благодаря спутниковому наблюдению (первоначально классифицированный для военных целей) и разведке самолетов. Атлантический бассейн видел несколько интенсивных ураганов, включая ураган Камиль в 1969 (категория 5, которая опустошила побережье Миссисипи), ураган Аллен в 1980 и ураган Гилберт в 1988. В Тихом океане, Супер Тайфун Тип в 1979 установил рекорд самого низкого давления уровня моря, когда-либо измеренного в шторме, достигая 870 hPa. Западная Северная часть Тихого океана была исключительно активна в течение 1960-х и 1990-х, с некоторыми сезонами, производящими более чем 30 названных штормов. В то время как климатическое приписывание для отдельных штормов остается сложным, долгосрочные записи из периода холодной войны предоставляют существенные данные для понимания того, как климатология тропического циклона изменяется с более крупными климатическими моделями, такими как ENSO NAA Национальный центр ураганов .

Тепловые волны и их человеческие жертвы

Тепловые волны в эпоху холодной войны в народной памяти отмечаются реже, чем холодные заклинания, но они были одинаково значимы. Лето 1955 года в центральных США принесло сильную жару, которая способствовала сотням смертей. Волна тепла 1972 года в Советском Союзе была связана с неурожаями и повышенной смертностью. Возможно, наиболее примечательно, что лето 1988 года в США совпало с сильной засухой и рекордными температурами на Среднем Западе и Великих равнинах, способствуя массовым лесным пожарам в Йеллоустонском национальном парке. Эти события предвещали тип экстремальной жары, которая стала более распространенной в последние десятилетия. Рекорд холодной войны демонстрирует, что даже в период незначительного общего охлаждения региональные тепловые крайности могут быть серьезными, обусловленными обратными связями поверхности земли и аномалиями атмосферной циркуляции.

Естественные механизмы принуждения на работе

Извержения вулканов и климатические реакции

Период холодной войны был прерван несколькими крупными извержениями вулканов, которые вводили значительное количество сульфатных аэрозолей в стратосферу. Гора Агунг в Индонезии извергала в 1963 году, посылая шлейф, который облетел земной шар и вызвал временное глобальное похолодание около 0,3 ° C. Эль Чишон в Мексике (1982) произвел аналогичное, но менее изученное похолодание. Самым мощным извержением эпохи была гора Пинатубо в 1991 году (технически в самом конце холодной войны), что вызвало глобальное падение температуры примерно на 0,4 ° C. Эти вулканические события предоставили естественные эксперименты, которые помогли ученым понять чувствительность климатической системы к радиационному воздействию, информация, которая позже оказалась бесценной для моделирования антропогенного изменения климата .

Солнечная изменчивость и солнечно-климатическая связь

Солнечное излучение варьируется в нескольких временных масштабах, включая известный 11-летний цикл солнечных пятен. Во время холодной войны солнечный цикл показал заметные изменения, причем пик цикла 19 (1957-58) был одним из самых активных в зарегистрированной истории. Этот период высокой солнечной выработки совпал с Международным геофизическим годом, массивными скоординированными научными усилиями, которые продвинули понимание солнечно-земных отношений. Некоторые исследователи утверждали, что солнечная изменчивость способствовала охлаждению середины века и последующему потеплению, хотя величина эффекта остается дискуссионной. Ясно, что солнечные наблюдения эпохи холодной войны, включая данные от ракет и ранних спутников, обеспечили первые всеобъемлющие измерения полного солнечного излучения, установив критическую основу для обнаружения любых долгосрочных тенденций.

Взаимодействие океан-атмосфера

Эль-Ниньо-Южное колебание (ENSO) является доминирующим режимом годичной изменчивости климата, и период холодной войны включал некоторые из самых сильных событий Эль-Ниньо за всю историю наблюдений: 1972-73, 1982-83 и 1986-87. Событие 1982-83 было особенно экстремальным, вызывая широко распространенную засуху в Австралии и Индонезии, наводнения в Южной Америке и нарушения рыболовства вдоль побережья Тихого океана. Эти события продемонстрировали глобальные телесвязи ENSO и стимулировали значительные успехи в сезонном прогнозировании. Тихоокеанское десятилетнее колебание (PDO) также сместило фазы во время холодной войны: период с 1940-х до 1970-х годов был во власти прохладной фазы в тропической части Тихого океана, за которой последовал переход к теплой фазе в конце 1970-х годов - переход, который имел глубокие последствия для морских экосистем и прибрежных погодных условий через Тихоокеанский регион.

Ранние антропогенные сигналы в истории холодной войны

Кривая Килинга и повышение CO2

Чарльз Дэвид Килинг начал точные измерения атмосферного углекислого газа в обсерватории Мауна-Лоа на Гавайях в 1958 году, прямо на пике напряженности холодной войны. Полученная кривая Килинга, которая показывает устойчивое увеличение уровней CO2 с 315 ppm в 1958 году до более 350 ppm к концу 1980-х годов, является одним из самых важных научных записей 20-го века. Это усилие по мониторингу было само по себе обеспечено финансированием холодной войны для фундаментальной науки и инфраструктуры объекта Мауна-Лоа, который был создан для астрономических и метеорологических наблюдений. Кривая Килинга предоставила первые однозначные доказательства того, что выбросы человека меняли глобальную атмосферу, создавая основу для более поздних исследований изменения климата. Сегодня тот же рекорд продолжается, с CO2 теперь превышает 420 ppm Программа CO2 Скриппса .

Ядерные испытательные трекеры и атмосферная наука

Один из самых необычных вкладов холодной войны в климатологию произошел от атмосферных ядерных испытаний. Радиоактивные изотопы, выпущенные наземными испытаниями в 1950-х и начале 1960-х годов (особенно углерод-14 и тритий), служили временными трассерами, которые позволяли ученым отслеживать циркуляцию атмосферы, обмен стратосферно-тропосферными и океаническими структурами смешивания. После того, как Договор о частичном запрете на испытания 1963 года ограничил испытания подземными участками, радиоактивный импульс начал уменьшаться, но наблюдения предоставили уникальную информацию о скоростях и путях атмосферного транспорта. Эти данные трассеров позже использовались для проверки моделей атмосферной химии и транспорта, способствуя научной инфраструктуре для исследования озоновых дыр и моделирования климата.

Начало климатического моделирования

Холодная война подстегнула разработку цифровых компьютеров, первоначально для военных расчетов, таких как конструкция бомб и траектории ракет. Ученые вскоре поняли, что те же вычислительные инструменты могут быть применены к физике атмосферы. Первые модели общей циркуляции (GCM) были разработаны в 1960-х годах в таких учреждениях, как Лаборатория геофизической динамики жидкостей (GFDL) в Принстоне, с использованием мэйнфреймов, которые заполняли целые комнаты. Эти ранние модели были грубыми по современным стандартам, с грубыми сетками и упрощенной физикой, но они успешно воспроизвели широкие особенности глобальной атмосферы и продемонстрировали, что увеличение CO2 приведет к потеплению поверхности. Контекст холодной войны означал, что многие из этих усилий моделирования были поддержаны военными и разведывательными агентствами, заинтересованными в прогнозировании погоды и воздействии климата на продовольственную и водную безопасность.

Региональные тематические исследования

Советский Союз: климат как стратегический ресурс

Огромная территория Советского Союза охватывала несколько климатических зон, от арктической тундры до пустынь Центральной Азии. Советская наука о климате была в значительной степени профинансирована и направлена на практическое применение: улучшение урожайности сельскохозяйственных культур, управление водными ресурсами и поддержка военных операций в экстремальных условиях. Советские метеорологи разработали сложные методы долгосрочного прогнозирования и поддерживали обширную сеть наблюдательных станций в Сибири и Арктике. СССР также проводил амбициозные эксперименты по изменению погоды, включая засеивание облаков для увеличения осадков над сельскохозяйственными регионами. Однако политические ограничения означали, что советские исследования климата иногда были изолированы от западных разработок, а советский коллапс в 1991 году привел к отказу от многих станций мониторинга, создавая пробелы в наблюдательных записях, которые все еще ощущаются сегодня.

США: погода, сельское хозяйство и национальная безопасность

В Соединенных Штатах проблемы холодной войны привели к инвестициям в метеорологические спутники (программа TIROS началась в 1960), самолеты охоты на ураганы и национальные усилия по модернизации метеорологической службы. Американские военные требовали точных прогнозов для своих глобальных операций, и Национальное управление океанических и атмосферных исследований (NOAA) было установлено в 1970 частично для консолидации федеральной деятельности по погоде и климату. Сельскохозяйственные интересы были также основным фактором: сельскохозяйственные интересы сотрудничали с агентствами погоды для разработки систем мониторинга засухи и прогнозирования урожайности. В 1970-х годах появилось надежное сообщество по исследованию климата в США, с такими учреждениями, как Национальный центр атмосферных исследований (NCAR), ведущие исследования изменчивости и изменения климата. США также провели первую Всемирную климатическую конференцию в 1979 году, сигнализируя о переходе изменения климата от научного любопытства к политической проблеме.

Китай: Переменная жизнь в изоляции

Китай пережил экстремальные погодные явления во время холодной войны на фоне быстрой индустриализации и политических потрясений. Великий китайский голод (1959-61) был вызван сочетанием сильной засухи и ошибочной сельскохозяйственной политики, в результате чего погибли миллионы. В последующие десятилетия наблюдались все более сильные наводнения вдоль реки Янцзы (1980, 1991) и тайфуны, которые нанесли существенный ущерб прибрежным городам. Метеорологическая служба Китая значительно расширилась во время холодной войны, но обмен данными с Западом был ограничен до нормализации отношений в 1970-х гг. Китайские климатологи внесли важный вклад в понимание динамики муссонов и пыльных бурь, хотя большая часть этой работы была опубликована только на китайском языке и оставалась менее доступной международному сообществу. Восстановление этих записей с тех пор обогатило глобальное понимание изменчивости климата 20-го века в Восточной Азии.

Наследие и уроки современной науки о климате

Эпоха холодной войны оставила неизгладимый след в науке о климате. Наблюдительные сети, созданные для военных целей, стали основой глобального мониторинга климата. Вычислительные инструменты, разработанные для исследований ядерного оружия, были перепрофилированы для моделирования климата. И геополитическое соперничество, которое стимулировало научную конкуренцию, также, как это ни парадоксально, способствовало международному сотрудничеству - Международный геофизический год (1957-58) создал прецедент для совместной науки, которая позже позволила Всемирной программе исследований климата и Межправительственной группе экспертов по изменению климата (МГЭИК).

Многие засухи, наводнения и волны тепла, которые произошли в течение этих десятилетий, были бы еще более серьезными, если бы они произошли сегодня, потому что базовый климат изменился. Охлаждение середины века, когда-то источник путаницы, теперь понимается как временная маскировка потепления парниковых газов загрязнением аэрозолем - маскировка, которая уменьшится, поскольку правила качества воздуха уменьшают выбросы сульфата, потенциально ускоряя будущее потепление.

Наконец, рекорд холодной войны подчеркивает важность устойчивых, долгосрочных наблюдений. Кривая Килинга, арктические морские ледовые рекорды и базы данных тропических циклонов - все это потребовало десятилетий последовательных усилий, чтобы стать ценным. В эпоху сокращения бюджетов для мониторинга окружающей среды урок холодной войны ясен: собранные сегодня данные ответят на вопросы, которые еще не были заданы. Климатические модели и погодные экстремумы эпохи холодной войны - это не просто история; они являются основой для понимания климата настоящего и будущего.