105
Глава 5
КЛИМАТ ЗЕМЛИ - СЛЕДСТВИЕ ДИНАМИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВНЕШНИХ И ВНУТРЕННИХ
ФАКТОРОВ
Из истории изучения теплового и водного режимов земной поверхности
Человечество с незапамятных времен интересовалось вопросами теплового и водного режимов земной поверхности, так как с ними были связаны условия жизни и быта человека. Уже в глубокой древности в исторических хрониках, в рассказах о путешествиях освещаются поражавшие людей в те времена факты, что природные условия не во всех странах одинаковы и что погода подвержена резким изменениям из года в год. В старинных хрониках мы находим немало сведений о засухах, ливнях и других условиях погоды, приводивших к неурожаю, а также сведений (иногда, правда, фантастических) о климате чужих стран.
Вистории изучения теплового и водного режимов земной поверхности большую роль имело изобретение термометра и барометра. С XVII века метеорологические наблюдения приобрели более или менее научный характер. Первоначально наблюдения велись только отдельными лицами, в большинстве случаев учеными, которые интересовались метеорологией, и во многих случаях эти наблюдения были недолговечны. Лишь в крупных городах – Петербурге, Париже, Упсале, Праге, Берлине
иЛондоне – наблюдения велись почти без перерывов с начала
XVIII века.
ВРоссии непрерывный ряд инструментальных метеорологических наблюдений был начат в Петербурге в 1725 г. академиками только что созданной Петром I Академии наук.
XVIII в. был веком крупнейших географических открытий, относящихся к территории России, которые дали большой материал для изучения климата. По инициативе Петра I была начата первая инструментальная съемка страны. В 1725 г. он же собственноручно написал предписание Берингу построить на Камчатке суда, плыть на них на север вдоль земли и «искать, где
106
оная сошлась с Америкой». Этот вопрос интересовал Петра с точки зрения возможности найти путь через Ледовитый океан в Китай и Индию. Две экспедиции Беринга, продолжавшиеся с 1725 по 1743 г., ознаменованы рядом крупнейших открытий и научных исследований, давших богатый картографический и гидрографический материал. Участниками этих экспедиций были открыты Алеутские и Курильские острова, северо-западная Америка, северная Япония, произведена съемка всего северного побережья Сибири, Камчатки. В числе участников этой же экспедиции были естествоиспытатель Гмелин и астроном Делиль. Они организовали метеорологические станции в Казани, Екатеринбурге, Тобольске, Енисейске, Томске, Туруханске, Иркутске, Якутске. Селенгинске, Нерчинске. Ряды наблюдений на этих станциях, хотя и не были непрерывными со времени их организации, все же являются одними из наиболее длинных рядов наблюдений и еще в XVIII в. позволили получить представление о климате громадной территории, совершенно до тех пор неисследованной. Эти наблюдения велись по инструкции, которая устанавливала их сроки. Наблюдения проводились за такими элементами погоды как давление и температура воздуха, ветер, облачность, снежный покров, вскрытие и замерзание рек, «особые явления» (по-видимому, грозы, туманы, дождь и т.п.), фенологией растений.
По отношению к наблюдениям над температурой специально предписывалось «смотреть накрепко, чтобы в близости оного инструмента термометра никакая чужая теплота, кроме той, которая по воздуху чинится, не была».
Сопоставляя серьезную подготовку, целеустремленность и размах указанных выше работ в России с состоянием метеорологических наблюдений в то время в других странах и учитывая, кроме того, исключительные трудности организации метеорологической сети в Сибири, следует признать, что ничего подобного в других странах не имело места.
Скоро ученые стали понимать, что для развития исследований водно-теплового режима земной поверхности существенно важным является сопоставление данных о погоде в различных пунктов между собой. Раньше всех оценил значение такого сопоставления гениальный русский ученый
107
М.В. Ломоносов. В 1754 г. он построил несколько моделей самопишущих метеорологических приборов для измерения температуры воздуха и правильно определил причины мягкости климата Великобритании, видя их в том, что «жестокость мороза в воздухе из глубины моря дышущими бурями умягчается».
М. В. Ломоносов был первый, кто поставил научно вопрос о северном морском пути для открытия северо-восточного прохода. Он занимался и вопросами изменения климата, считая причиной их изменение элементов земной орбиты. Впервые именно Ломоносов обратил внимание на сходство в очертаниях материков. Известно, что впоследствии причины этого сходства многократно изучались географами и что существуют теории изменения климата, связанные с объяснением этого сходства (теория Вегенера).
Постепенно метеорологическими наблюдениями были охвачены все материки земного шара. В России в самом начале XIX в. передовые ученые пришли к мысли о необходимости организации центрального метеорологического учреждения. В 1810 г. основатель Харьковского университета В.Н. Каразин изложил в докладе Московскому обществу любителей естествознания идею о необходимости централизованного руководства сетью метеорологических станций и научной обработки их наблюдений, а в 1818 г. предложил план организации «Государственного метеорологического комитета», в который должны были поступать и там обрабатываться результаты наблюдений ряда метеорологических станций, находящихся в разных частях страны. Основной целью этой организации он полагал «содействие развитию торговли, мореплавания и военного искусства», но особенно он обращал внимание на пользу метеорологии для земледелия.
Идеи Каразина еще нескоро претворились в жизнь. Лишь в 30-х годах XIX в. профессором Казанского университета А.Я. Купфером было организовано несколько магнитнометеорологических обсерваторий.
В 1849 г. была создана Главная физическая обсерватория в Петербурге. Эта обсерватория была первым в мире центральным метеорологическим учреждением, на обязанности которого лежало руководство всеми метеорологическими станциями мира.
108
В 1851 г. был организован центральный метеорологический институт в Австрии, в состав которой входили тогда Чехия и Венгрия. Метеорологические наблюдения в Праге были начаты еще в 1752 г., а в 20-х годах XIX в. в Чехии было уже свыше 20 метеорологических станций, наблюдения которых ежегодно публиковались. В Великобритании центральное метеорологическое учреждение возникло в 1855 г. под руководством Фиц-Роя и имело главной своей задачей сбор и обработку метеорологических наблюдений на морях с целью выяснить наилучшие маршруты для парусных судов. В том же году были сделаны попытки организовать центральное научное учреждение и во Франции, но фактически оно начало функционировать лишь в 1878 г. В нем работали Анго и Тейсеран-де-Бор.
В США центральная метеорологическая организация начала работать фактически только с 1870 г. Германия в половине XIX в. была раздроблена на мелкие государства, а потому центрального метеорологического учреждения, обслуживающего более или менее обширную территорию, в ней не было.
Русская метеорологическая организация была во многих отношениях передовой среди аналогичных учреждений других стран, и это нашло свое отражение на международных метеорологических конгрессах, первый из которых состоялся в 1873 г. На этих конгрессах представители метеорологической службы России играли ведущую роль, а когда в 1880 г. была начата подготовка к организации первого Международного полярного года (осуществленного в 1882-1883 гг.), то директор Главной физической обсерватории Г.И.Вильд был избран председателем Международной полярной комиссии.
По мере накопления метеорологических наблюдений стали производиться попытки охарактеризовать на основании этих наблюдений географическое распределение отдельных климатических показателей, прежде всего температуры и давления воздуха.
Первая карта изотерм (годовых) всего земного шара была построена естествоиспытателем и путешественником А.Гумбольдтом в 1817 г. на основании данных всего 57 станций, и лишь в 1848 г. Дове построил изотермы января и июля. Первые
109
изобары с данными о преобладающих ветрах всего земного шара были построены Буханом в 1869 г. В 1873 г. А.И.Воейков довел до конца работу американского ученого Коффина, «Ветры земного шара», оставшуюся незаконченной вследствие смерти последнего, причем Воейков выполнил наиболее существенную часть этой работы, составив текст и дав блестящий климатологический анализ составленной Коффином сводки о ветрах.
Построение первых климатических карт мира имело громадное значение, так как они выявили основные закономерности в распределении температуры и давления воздуха на земной поверхности. Они дали четкие указания о местоположении устойчивых областей повышенного и пониженного давления и выявили влияние распределения на земном шаре воды и суши на температуру и давление воздуха, зависимость температуры от высоты над уровнем моря и т.п. Эти знания в свою очередь стимулировали дальнейшее изучение климатообразующих факторов и построение первых классификаций климатов. Анализ распределения температуры и давления на земном шаре в отдельные годы позволил установить существование областей положительных и отрицательных аномалий, географическое положение которых изменяется от месяца к месяцу и от года к году. Максимального развития метеорология получили в России в годы советской власти (19181991). В 1919 г. в главной геофизической обсерватории впервые был организован отдел климатологии. Одной из главных задач этого отдела являлось изучение формирование климата и сопоставление синоптических процессов с типами погоды. В 1931-1932 годах был впервые опубликованы климатический справочник СССР и климатические карты мира. Эти карты были выполнены А.А. Каминским, О.А. Дроздовым и Е.С. Рубинштейн.
В 1962 -1973 годах был издан справочник по климату СССР
из 34 выпусков, составленных Управлениями Гидрометеослужб по единой программе и методике, разработанной в Главной геофизической обсерватории. В справочники вошла информация об элементах климата по 3410 гидрометеорологическим станциям, из которых 2500 метеостанций вели агрометеорологические наблюдения.