Как-то, уже в почтенном возрасте, Роджер Ревелл размышлял о своей научной карьере. «Я не очень хороший ученый, – сказал он. Но затем добавил: – Правда, у меня развито воображение». Одной из вещей, которые завладели его воображением всерьез и надолго, был углекислый газ. Его изучение имело очень важное значение не только для формирования представления о климате, но и для будущего энергетики.

Однако Ревелл преуменьшал собственную значимость, потому как произнес эти слова во время вручения ему в 1990 г. Национальной медали за развитие науки, наивысшей научной награды США, которую он получил из рук президента Джорджа Буша-старшего в знак признания заслуг перед наукой.

Ревелл, харизматичный человек внушительного телосложения, также был естествоиспытателем, исследователем морей, создателем институтов и одним из проводников идеи взаимоувязывания фундаментальных исследований и государственной политики. Он подходил к предметам исследования с большим любопытством, движимый, по словам его оппонентов из ученой среды, «горячим энтузиазмом и бойцовским духом»¹.

Вручая Ревеллу награду, президент Джордж Буш-старший выделил в качестве главного его достижения «исследования в области углекислого газа и изменения климата», а затем назвал «океанографические исследования, которые легли в основу тектоники платформ, изучение биологического действия радиации в морской среде, а также изучение роста численности населения планеты и продовольственного снабжения».

Начиналась карьера Ревелла с экспедиций по исследованию глубоководных районов Тихого океана. Но, как оказалось впоследствии, его вклад в изучение роли углекислого газа в атмосфере и влияния человека на ее состав также имел большую, даже огромную значимость. Именно эта грандиозная научная экспедиция, которая длилась несколько десятилетий, задействовала все более значительные вычислительные ресурсы, охватывала океаны и ледники, горные вершины, морские глубины и даже космическое пространство, привела к выходу не имевшей широкой известности проблемы изменения климата и глобального потепления на политическую карту мира.

Или, как сказал Ревелл, поясняя, почему он получил Национальную медаль за развитие науки, «мне вручили ее за то, что я являюсь дедом парникового эффекта»².

Ревелл начинал геологом, но боязнь высоты заставила его отказаться от восхождений на горы и обратиться к изучению океанских глубин. Во время Второй мировой войны он был главным океанографом ВМС США. После войны Ревелл стал одним из инициаторов создания Управления военно-морских исследований, которое осуществляло поддержку фундаментальных исследований в американских университетах и финансировало практически «все, что потенциально могло послужить интересам национальной обороны». Ревелл превратил Институт океанографии Скриппса, расположенный в городке Ла-Йолла, штат Калифорния, на севере от Сан-Диего, из небольшого исследовательского форпоста с одним судном в серьезное исследовательское учреждение, вооруженное целой флотилией, которое постоянно раздвигало границы знаний об океанах. Он также сделал его «одним из ведущих центров исследования углеродного цикла в США»³.

Ревелл организовывал и возглавлял исторические экспедиции после Второй мировой войны, участники которых месяцами добирались до тогда еще не изученных вод средней и южной части Тихого океана и исследовали одни из самых глубоководных районов в мире. Он вспоминал эти экспедиции как «один из величайших периодов изучения Земли… Каждый раз, отправляясь в плавание, ты делал неожиданные открытия. Они были просто революционными. Ничто из того, что мы предполагали, не подтверждалось. А все, чего мы не предполагали, оказывалось реальностью». В то время в большинстве учебников по геологии говорилось, что дно глубоководного района являет собой «плоскую и лишенную приметных элементов равнину». Ревелл с коллегами обнаружили на морском дне глубокие каньоны и выявили в средней части Тихого океана огромную, ранее неизвестную науке горную гряду. Эти открытия подтвердили превалирующую сегодня теорию тектоники платформ, объясняющую движение континентов и поверхности Земли. Ревелл был инициатором создания Калифорнийского университета в Сан-Диего. Он также внес весомый вклад в развитие такого направления, как демографические исследования, и изучал экономику развивающихся стран.

Помимо всего этого, он также стоял у истоков современных исследований изменения климата.

Интерес к углекислому газу у Ревелла возник в результате того, что он узнал еще студентом Помонского колледжа, – его поразило, что в океанах содержится в 60 раз больше углекислого газа, чем в атмосфере. В его кандидатской диссертации, написанной в 1936 г., утверждалось, что большую часть углекислого газа, выделяющегося при сжигании топлива человеком, поглощает океан. Таким образом, человеческая деятельность, в результате которой выделяется углекислый газ, очень слабо влияет (если вообще влияет) на климат, потому как значительную его часть улавливает океан. Эта точка зрения преобладала в течение последующих нескольких десятилетий⁴.

Ревелл также размышлял над утверждением Гая Каллендара, что увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере вызывает рост температуры у поверхности Земли. Поначалу он, опираясь на свое исследование, пришел к выводу, что Каллендар, скорее всего, ошибается и не знает о поглощении углекислого газа океаном. Но к середине 1950-х гг. Ревелл изменил мнение. Причиной стали результаты его исследования, связанного с испытаниями ядерного оружия в Тихом океане.

После Второй мировой войны ВМС прибегли к услугам Ревелла, чтобы получить представление о том, как эти испытания влияют на океан, путем отслеживания распространения радиации через океанические течения. В ходе исследований специалисты из группы Ревелла выявили «сильные, резкие» изменения температуры воды на разных глубинах. Это стало открытием – океан функционировал не так, как они себе представляли. Как сказал Ревелл, «океан – это колода карт». Ревелл пришел к выводу, что «в океане два слоя воды, теплый и холодный, которые перемешиваются ограниченно». Это ограничивает способность океана поглощать углекислый газ⁵. Именно тогда, в середине 1950-х гг., Ревелл совместно с коллегой Хансом Зюссом написал статью, в которой подробно описывалось это открытие и которая стала вехой в изучении климата.

Название статьи говорило само за себя: «Обмен углекислым газом между атмосферой и океаном и увеличение содержания углекислого газа в атмосфере за последние десятилетия». В ней упоминались выводы как Аррениуса, так и Каллендара. Однако статья была неоднозначной. В одной ее части, как и в кандидатской диссертации Ревелла, говорилось, что большую часть углекислого газа поглощают океаны, а потому углекислый газ глобального потепления не вызовет. В другой же ее части содержался противоположный вывод – хотя океаны и поглощают углекислый газ, этот процесс по большей части временный ввиду химического состава морской воды и недостаточного обмена между теплым и холодным слоями, т. е. углекислый газ возвращается в атмосферу. Иными словами, океан поглощает гораздо меньше углекислого газа, чем считалось ранее. И если углекислый газ не задерживается в океане, ему больше некуда деваться, кроме как возвратиться в атмосферу. Это означает, что концентрация углекислого газа в атмосфере неизбежно будет расти. Последнее утверждение Ревелл добавил уже позже, напечатав его на новом листе и приклеив скотчем к исходной рукописи.

Прежде чем отправить статью, Ревелл включил в нее еще одну мысль, возникшую в последний момент: увеличение содержания углекислого газа «может стать существенным в грядущие десятилетия, если объемы промышленного сжигания топлива по-прежнему будут возрастать экспоненциально. Человечество сегодня проводит масштабный геофизический эксперимент, который не мог произойти в прошлом и который невозможно воспроизвести в будущем». Последнее предложение станет в последующие годы упоминаться так часто, как Ревелл и представить не мог. Фактически оно превратится в пророчество⁶.

Однако это было скорее мнение, чем предостережение, потому как Ревелл не испытывал особого беспокойства. Как и Сванте Аррениус, который 60 годами ранее попытался количественно определить влияние углекислого газа на атмосферу, Ревелл не считал, что увеличение его концентрации чем-то грозит человечеству. «Роджер не проявлял никакого беспокойства, – вспоминал один из его коллег. – Он любил масштабные геофизические эксперименты. Он считал, что это будет грандиозный эксперимент… который позволит изучить влияние роста содержания углекислого газа в атмосфере на океан и перемешивание между теплым и холодным слоями». (Даже десятилетие спустя, в 1966 г., Ревелл утверждал, что в «нашем подходе» к вопросу увеличения содержания углекислого газа в атмосфере, «обусловленного нашими собственными действиями, больше любопытства, нежели беспокойства»⁷.)

В то время Ревелл принимал активное участие в организации беспрецедентного исследования процессов на нашей планете, которое могло дать ответы на ряд вопросов относительно климата. Это исследование получило название «Международный геофизический год»⁸.

Международный геофизический год стал логическим продолжением идеи использования новых технических разработок, появившихся во время Второй мировой войны и после нее, – от ракет и радаров до первых вычислительных машин – для изучения ранее недоступных мест, где «металл теряет прочность, резина становится хрупкой, а дизельное топливо превращается в нечто вязкое, как мед», чтобы получить гораздо более глубокое представление о том, какие процессы происходят на Земле и как она взаимодействует с Солнцем. В этом масштабном исследовании участвовали несколько тысяч ученых более чем из 70 стран мира. Процессы, происходящие на планете – в ее ядре, на морском дне, в верхних слоях атмосферы, – документировались и оценивались в ходе тысяч экспериментов, координируемых в мировом масштабе и проводимых гораздо более продуманно и согласованно, чем когда-либо. Некоторые из этих экспериментов требовали значительных физический усилий и выносливости⁹.

Международный геофизический год длился не 12, а 18 месяцев, с 1 июля 1957 г. по 31 декабря 1958 г. – период, на который приходился пик солнечной активности. Исследования позволили получить огромный объем новых знаний обо всем – от течений в глубоководных районах океанов и природы морского дна до радиации в верхних слоях атмосферы. Одной из основных тем были ледники, которые привлекали ученых со времен Соссюра и Тиндаля.

Большое внимание уделялось и погоде. В рамках Международного геофизического года к исследованиям погоды было привлечено беспрецедентное количество ученых. Помимо научного любопытства имелись и стратегические соображения. Во время Второй мировой войны, завершившейся десятилетие назад, погода время от времени оказывала решающее влияние на исход сражений. Так, в европейской части Советского Союза сильные морозы существенно ослабили боеспособность фашистских армий, окруживших Ленинград и штурмовавших Сталинград.

Но ничто не продемонстрировало стратегическую значимость погоды столь убедительно, как день высадки союзных войск в Европе (6 июня 1944 г.). «Самому долгому дню», как его называли, предшествовали «самые долгие часы» – часы мучительного стресса, неопределенности и опасений в штабах по всему южному побережью Англии, когда за одной неубедительной сводкой следовала другая, а решение «начинать – не начинать» зависело от единственного фактора – погоды.

«Погода в этой стране практически непредсказуема», – посетовал командующий союзными войсками Дуайт Эйзенхауэр. Согласно прогнозам, улучшения погоды в ближайшее время ждать не приходилось. Можно ли было в таких ужасных условиях подвергать риску жизни 175 000 солдат? Достоверными тогда считались прогнозы погоды на ближайшие 48 часов, но из-за шторма в Ла-Манше период достоверности сократился до 12 часов. Ввиду неопределенности с погодой высадку, запланированную на 5 июня, в последний момент отменили, а кораблям, которые уже взяли курс на Нормандию, пришлось вернуться в английские порты.

Наконец утром 5 июня главный метеоролог сказал: «У меня для вас хорошие новости». Прогнозы говорили о том, что шторм вскоре должен ненадолго ослабеть. Эйзенхауэр сидел молча 30 или 40 секунд, взвешивая шансы на успех и возможные последствия принятия неверного решения. Наконец он встал и отдал приказ: «О’кей, начинаем». Так к берегам Нормандии двинулась самая большая морская армада в мировой истории. К счастью, немецкие метеорологи не увидели затишья и заверили командующего немецкими войсками Эрвина Роммеля, что ему не стоит беспокоиться¹⁰.

Десятилетие спустя, осознавая лучше, чем кто-либо, стратегическую значимость знаний о погоде, Эйзенхауэр, теперь президент США, отдал распоряжение «О’кей, начинаем» в отношении Международного геофизического года.

Международный геофизический год должен был углубить знания не только о погоде, но и о климате. Как писал Роджер Ревелл, одной из «главных целей» было получение более глубокого представления об изменении климата – что вызвало наступление и завершение ледникового периода, этого темного «периода снега и льда» – и выработка методов прогнозирования изменения климата.

Исследователи и в самом деле выявили и подтвердили ряд важнейших циклов, воздействующих на климат, в том числе влияние океанских течений и воздушных потоков на передачу тепла. Однако воздействие на климатическую систему оказывали и другие элементы, в том числе парниковые газы. Один из организаторов заметил, что на Земле, возможно, «в скором времени наступит вызванный человеческой деятельностью период потепления только лишь потому, что наши заводы каждый год выбрасывают в атмосферу несколько миллиардов тонн углекислого газа!»¹¹

Роджер Ревелл, который возглавлял океанографическое направление в рамках Международного геофизического года, хотел, по его словам, обеспечить «надлежащее документирование влияния углекислого газа». С учетом этого Ревелл встретился с тремя другими учеными в Вудсхоулском океанографическом институте, штат Массачусетс, чтобы выработать программу исследований. Они решили, что одной из целей Международного геофизического года должно быть количественное определение того, что более полувека назад пытался рассчитать Аррениус, – влияния углекислого газа на атмосферу¹².

Но можно ли получить достоверные данные по углекислому газу? Один из участников встречи поведал, что он слышал о «перспективном молодом человеке», исследователе Калифорнийского технологического института, который работает над задачей количественного определения влияния углекислого газа.

Предметом, который Чарльз Дэвид Килинг решительно не хотел изучать, была экономика. Его отец был экономистом, он вырос в доме, где об экономике говорили постоянно, а потому он всеми правдами и неправдами старался избежать изучения экономики. В Иллинойсском университете он отказался от химии как профилирующей дисциплины, потому что она предполагала изучение экономики, выбрав в качестве профилирующей дисциплины гуманитарные науки. Тем не менее ему удалось поступить в аспирантуру по специальности «химия» в Северо-Западном университете. Во время учебы в аспирантуре ему на глаза попалась книга «Геология ледников и плейстоцен», которая оказала на него огромное влияние. «Я представлял себя восходящим на горы и определяющим физические свойства ледников», – вспоминал он. Как и в случае с Джоном Тиндалем, ледники очаровали Килинга, и он целое лето провел в «изобилующих ледниками» Каскадных горах в штате Вашингтон¹³.

Для своей докторской диссертации Килинг хотел найти возможность объединить обожаемые им химию и геологию. И такая возможность представилась в виде программы исследований в области геохимии Калифорнийского технологического института. Он сосредоточился на углекислом газе. При помощи прибора собственной разработки Килинг, располагаясь на крыше одного из корпусов института, измерял содержание углекислого газа в воздухе. Но локальное загрязнение приводило к крайне нестабильным показаниям. В поисках более чистого воздуха Килинг отправился в малонаселенный, омываемый океаном район Биг-Сур в северной части Калифорнии¹⁴.

Но и Биг-Сур ему не очень помог – уровень углекислого газа в лесу циклически менялся в течение суток. Чтобы получить истинное значение содержания углекислого газа, измерения необходимо было проводить в условиях «стабильного атмосферного фона». Для этого требовалось финансирование.

Примерно тогда к Килингу и обратился Ревелл, предложив ему место в Институте океанографии Скриппса, а также средства на исследования. Ревелл осознавал, что идет на определенный риск, но его подкупала одержимость Килинга. «Он хотел измерять уровень углекислого газа, измерять его всеми возможными способами и постичь все, что касается углекислого газа, – позднее говорил Ревелл. – Это все, что ему было нужно. Его не интересовало ничто другое».

Килинг приступил к работе, полностью отдавая свою исследовательскую энергию, как он выразился, «изучению молекулы углекислого газа во всех ее проявлениях». В то время это была чистая наука. «Тогда я не чувствовал чего-то угрожающего, – вспоминал Килинг. – Только живой интерес к знаниям»¹⁵.

Бюро погоды США предоставило Килингу подходящее место для проведения измерений – новую метеорологическую обсерваторию на Гавайях, на высоте 3394 м, неподалеку от вершины действующего вулкана Мауна-Лоа. Воздух там был чистым, не было ни городских загрязнений, ни суточных лесных циклов – в общем, Килинг получил нужный ему «стабильный атмосферный фон». Второй его прибор был отправлен на антарктическую станцию Литл-Америка.

Результаты измерений на метеостанции на Мауна-Лоа оказались поразительными. В 1938 г. к докладу Гая Каллендара на заседании Королевского метеорологического общества профессиональные метеорологи отнеслись с насмешкой. Но данные Килинга подтвердили его правоту. Эффект Каллендара действительно существовал. Исследование Килинга, проводившееся в течение нескольких десятков лет, указывало на очевидную тенденцию: содержание углекислого газа в атмосфере неуклонно возрастает. В 1959 г. его средняя концентрация составляла 316 частей на миллион. К 1970 г. она выросла до 325 частей на миллион, а к 1990 г. достигла 354 частей на миллион. Графическое представление этих данных назвали «кривой Килинга». Анализ кривой показывал, что содержание углекислого газа в атмосфере удвоится в середине XXI в. Но как рост концентрации углекислого газа повлияет на климат?

Ответ на этот вопрос, пусть и косвенно, дал Международный геофизический год. Ранее о планете Венера писали в основном в таких научно-популярных журналах, как Astounding Science Fiction. Теперь же ученые на примере Венеры получили представление о том, что может означать парниковый эффект в его крайней форме. Поскольку концентрация парниковых газов в атмосфере Венеры была гораздо более высокой, ее поверхность очень сильно нагревалась – почти до 500 °С. Венера стала классическим образцом неуправляемого изменения климата¹⁶.

Год за годом Килинг проводил измерения, упорно работая, повышая точность результатов, ведя базу данных о содержании углекислого газа в атмосфере. В Институте океанографии Скриппса все знали, что Килинг одержим своим предметом. Когда химик Густаф Аррениус, внук Сванте Аррениуса, вез в больницу свою беременную жену, у которой уже начались схватки, Килинг остановил его машину и стал рассказывать о какой-то проблеме, с которой он столкнулся при измерении содержания углекислого газа. Аррениус терпеливо слушал его, но, когда жена дала ему понять, что для нее сейчас дорога каждая минута, все же его перебил. «Извини, – сказал он, – но у нас скоро должен родиться ребенок». И добавил: «Через несколько минут». Только тогда Килинг понял, что происходит, и не стал их задерживать¹⁷.

Работа Килинга стала важной вехой в развитии науки о климате. Концентрацию углекислого газа в атмосфере измеряли уже не для того, чтобы разрешить загадки ледникового периода и ледников. Это делали для того, чтобы спрогнозировать развитие ситуации. В 1969 г. Килинг уже имел все основания предостерегать об опасности, которую несло увеличение концентрации углекислого газа. Через 30 лет, заявил он, «угроза для человечества будет куда более серьезной, нежели сегодня».

В результате исследований Чарльза Килинга на смену малоизвестному эффекту Каллендара пришла весьма значимая для общественного мнения кривая Килинга. Его работа стала основой для современных дискуссий об изменении климата и для нынешних попыток преобразовать энергетику. Кривая Килинга стала «главным символом парникового эффекта» – она высечена на стене здания Национальной академии наук в Вашингтоне¹⁸.

Все эти годы обеспокоенность в связи с изменением климата росла, но по разным причинам. Некоторые рассматривали изменение климата как стратегическую угрозу: они опасались изменения климата Советским Союзом, либо намеренного, с целью получения военного превосходства, либо случайного, вследствие поворота рек или таких «гениальных» идей, как строительство плотины через Берингов пролив¹⁹.

Результатами работы Килинга стали интересоваться и в политическом сообществе. Так, отчет Консультативного комитета по науке при президенте Линдоне Джонсоне о «загрязнении окружающей среды» 1965 г. включал 22-страничное приложение, написанное среди прочих Ревеллом и Килингом. В нем подчеркивалось, что «сжигая ископаемое топливо, человечество, само того не осознавая, проводит масштабный геофизический эксперимент», который почти наверняка приведет к росту температуры у поверхности Земли.

В 1969 г., ознакомившись с результатами этого и других исследований, советник президента США (а позже сенатор) Дэниэл Патрик Мойнихан написал служебную записку, в которой говорилось, что администрации президента Никсона «следует всерьез заняться» вопросом изменения климата. «Совершенно очевидно, что это проблема, причем такая, которая может завладеть умами людей, обычно не обращающих внимания на заявления об апокалиптических изменениях». Исследования, отметил он, показали, что увеличение содержания углекислого газа в атмосфере может привести к росту средней температуры на семь градусов к 2000 г. и к росту уровня Мирового океана на три метра. «И тогда – прощай, Нью-Йорк, прощай, Вашингтон». Но у него была и хорошая новость: «У нас нет данных по Сиэтлу».

Несмотря на эти заявления, перспектива глобального похолодания обсуждалась не менее широко, чем глобальное потепление. Как писал заместитель директора Управления по науке и технике в ответе Мойнихану, «чем больше я занимаюсь этим, тем отчетливее вижу две группы предсказателей краха. Представители одной говорят, что мы превратимся в бегающих по снегу мастодонтов… а представители другой – что нам придется обзавестись жабрами, если мы хотим выжить после повышения уровня Мирового океана в результате роста температуры из-за увеличения концентрации углекислого газа»²⁰.

Росли опасения, что ледники могут вернуться – опасения, которые подтолкнули к исследованиям Луи Агассиса и других ученых столетием ранее. В начале 1970-х гг. ЦРУ занималось изучением геополитических последствий глобального похолодания, в том числе «массовой гибели людей и социальных потрясений», которые оно вызовет. В 1972 г. журнал Science обнародовал мнение специалистов по изучению Земли, которые на конференции в Университете Брауна сообщили, что «нынешнее похолодание особенно показательно» и что «следует ожидать глобального похолодания и связанных с ним быстрых изменений в окружающей среде, существенно превосходящих колебания, с которыми человек сталкивался в прошлом». Примерно в то же время ряд ученых, которые проводили анализ климата по поручению министерства обороны, написали президенту Никсону, что правительству необходимо исследовать угрозу наступления нового ледникового периода. Правление Национального научного фонда США несколькими годами позже сообщило, что в последние два-три десятилетия наблюдается тенденция к снижению температур. Как видно на страницах Science, эта точка зрения была не единственной. В 1975 г. один ученый раскритиковал «самоуспокоенность» тех, кто сосредоточился на снижении температур «в течение последних десятилетий» и «не принимает во внимание возможность потепления из-за роста концентрации углекислого газа в атмосфере в результате увеличения масштабов сжигания химического топлива»²¹.

Рост интереса к изменению климата означал увеличение ассигнований на изучение климата. Причина была очевидна. «К исследованию климата, – отмечали два специалиста по тому периоду, – подталкивала обеспокоенность угрозой глобального похолодания, а не глобального потепления»²².

Эта обеспокоенность присутствовала и в общественных дискуссиях. «Главный факт заключается в том, что после необычайно мягких климатических условий на протяжении трех четвертей века на нашей планете, похоже, началось похолодание», – писал Newsweek в 1975 г. По его словам, метеорологи в спорах насчет «причин» и «степени» были «практически единодушны» в том, что на Земле наблюдается похолодание, которое может привести к еще одному «малому ледниковому периоду», как в XVII–XIX вв., или к еще одному «большому ледниковому периоду». В 1976 г. журнал Time писал: «Среди климатологов все еще нет единого мнения насчет того, что ожидает Землю – еще один ледниковый период, который может вызвать голод и дефицит топлива на планете, или же потепление, в результате которого могут растаять полярные ледяные шапки и оказаться под водой прибрежные города»²³.

В начале 1980-х гг. дискуссия о глобальном похолодании получила новый импульс – ученые заговорили о «ядерной зиме», которая могла наступить вследствие ядерной войны между США и СССР. Огромные тучи дыма и пыли, которые образуются в результате ядерных взрывов, закроют солнце, что приведет к «минусовым температурам» даже летом и «станет серьезной угрозой для тех, кто выживет после ядерных ударов»²⁴.

Несмотря на угрозу ядерной зимы, в конце 1970-х – начале 1980-х гг. в исследованиях изменения климата начала превалировать тема потепления. Кривую Килинга стали использовать все шире в научных исследованиях – от непосредственных наблюдений в воздухе, на земле и на море и до моделирования климата при помощи ЭВМ.

Научную основу для формирования представления о климате расширяли два технических достижения. Одним были спутники. США запустили первый метеорологический спутник в 1960 г., это позволило получить не только гораздо более целостное изображение Земли, но и более существенный и постоянно растущий поток данных.

Другим достижением была вычислительная техника, благодаря которой стала возможной новая дисциплина – моделирование климата. Своим появлением вычислительная машина во многом обязана случайной встрече на платформе железнодорожной станции неподалеку от военного полигона Абердин, штат Мэриленд, во время Второй мировой войны. Один молодой математик увидел человека с мировым именем в области науки и математики. Этого человека звали Джон фон Нейман. «Набравшись смелости», математик Херман Голдфайн решился завязать разговор. К его удивлению, фон Нейман, несмотря на его статус, оказался дружелюбным человеком. Но когда Голдфайн поведал фон Нейману, что участвует в разработке «электронной вычислительной машины, способной выполнять 333 операции умножения в секунду», разговор резко трансформировался из «расслабленной, благодушной беседы в нечто, напоминающее устный экзамен на степень доктора математики»²⁵.

Джон фон Нейман (урожденный Янош Нейман), родившийся в Будапеште, в 1930 г. эмигрировал в США, где стал наряду с Альбертом Эйнштейном одним из первых членов преподавательского состава Института перспективных исследований в Принстоне. Фон Нейман был одной из самых неординарных и творческих личностей XX в., причем не только одним из величайших математиков, но и выдающимся физиком, а также одной из самых влиятельных фигур в современной экономике (он разработал теорию игр и, как считается, «изменил способ проведения экономического анализа»). Помимо этого, его часто называют «отцом вычислительной машины», а также родоначальником ядерного сдерживания. (В 1956 г., когда он уже был тяжело болен, у него в палате в больнице Walter Reed Hospital собрались министр обороны и его заместители, командующий сухопутными войсками, командующий военно-морскими силами и командующий военно-воздушными силами, а также члены Объединенного комитета начальников штабов, чтобы услышать «последние советы и откровения».) Он также стал отцом современного моделирования климата, которое, в свою очередь, превратилось в основной инструмент диагностирования глобального потепления. Умер он в 1957 г., когда ему было 53 года²⁶.

Фон Нейман умел молниеносно выполнять сложные вычисления в уме. В шестилетнем возрасте он, увидев, как его мать мечтательно глядит в небо, спросил: «А что ты считаешь?» Взрослым он мог даже во сне решать математические задачи и, проснувшись в 3.00, выдавать готовый ответ. У него была способность видеть вещи в совершенно новом свете. Математик Станислав Улам отмечал, что в мыслительном процессе фон Нейман задействует очень много аналогий. Улам, один из его близких друзей, обменивался с ним соображениями относительно математических задач и рассказывал ему еврейские анекдоты. Улам подтрунивал над излишней практичностью фон Неймана и попытками использовать математику в самых разных практических аспектах. Как-то он сказал фон Нейману: «Что касается использования математики в стоматологии, вам, наверное, лучше остановиться».

По словам лауреата Нобелевской премии экономиста Пола Самуэльсона, у фон Неймана был «самый быстрый ум» среди всех, кого он встречал когда-либо. Глава Национальной физической лаборатории Великобритании назвал его «самым умным человеком в мире». Один из коллег фон Неймана так обобщил мнения многих, кому довелось работать с ним: «Несомненно, он заслуживает звания гения больше всех, кого я встречал»²⁷.

Та случайная встреча на платформе железнодорожной станции в августе 1944 г. позволила фон Нейману стать «отцом вычислительной машины». Фон Нейману нужен был механический компьютер для огромного объема расчетов, связанных с разработкой атомной бомбы, которой он и его коллеги занимались во время Второй мировой войны. Размышляя над тем, как превратить теоретическую концепцию цепной реакции в грозное оружие, они «изобрели современное математическое моделирование». Но для его практической реализации нужны были вычислительные машины²⁸.

Вскоре после той встречи на платформе фон Нейман, воспользовавшись влиянием, которое он имел как ведущий научный советник министерства обороны, приобщился к проекту создания вычислительной машины. К июню 1945 г. он написал 101-страничную работу, которая стала «технологической основой для мировой вычислительной индустрии». Затем фон Нейман приступил к проектированию и созданию опытного образца вычислительной машины в Институте перспективных исследований.

Но где использовать этот новый инструмент? Фон Нейман выделил «первую большую научную тему», при работе над которой он хотел бы использовать новые вычислительные возможности, – «феномен турбулентности», или, проще говоря, прогнозирование погоды. Он понимал, что моделирование ядерных взрывов и составление прогнозов погоды во многом схоже – и то, и другое были нелинейными задачами гидродинамики, в процессе работы над которыми необходимо выполнять огромные объемы вычислений с молниеносной скоростью²⁹.

Сложность погоды обуславливала потребность в скрупулезном математическом анализе, который фон Нейман обожал и который был возможен только при использовании вычислительной машины. Стратегическая важность вопроса делала его безотлагательным. Он опасался, что Советский Союз научится изменять погоду и развяжет «климатологическую войну» против США.

Стремясь получить финансирование для своего проекта по созданию вычислительной машины и для исследования климата, он подчеркивал, что скоростные вычисления «позволят составлять прогнозы погоды на неделю или даже больше». Впоследствии он руководил проектом по созданию машины MANIAC (математический анализатор, числовой интегратор и компьютер). Газета The New York Times назвала ее «гигантским электронным мозгом»³⁰.

К 1948 г. реализация проекта «Цифровая метеорология» уже шла полным ходом. Поиском математических формул, которые позволяли связать моделирование климата с новыми вычислительными возможностями, ведал Джул Чарни, математик и метеоролог. Он и его специалисты представляли законы физики, определяющие динамику переноса тепла и влаги в атмосфере, в виде последовательности математических алгоритмов для вычислительной машины. В начале 1950-х гг. группа Чарни получила первые модели климата, созданные при помощи вычислительной машины³¹.

Стремление фон Неймана получить полное представление о циркуляции и турбулентности в атмосфере привело к созданию все более сложных моделей функционирования атмосферы планеты, т. е. моделей движения воздуха в мире. Они получили известность как модели общей циркуляции. Такие модели должны были иметь глобальный характер, потому как у Земли только одна атмосфера. Разработчики стремились сделать свои модели как можно более реалистичными, т. е. как можно более сложными, чтобы получить более четкое представление о том, как функционирует мир.

Моделирование климата было делом очень сложным, трудоемким и определенно новаторским. «Вычислительная техника в то время была такой маломощной», – вспоминал Сюкуро Манабе, один из ведущих специалистов по разработке климатических моделей, пришедший в GFDL из Токийского университета. – Если мы вводили всю информацию сразу, вычислительная машина не могла ее обработать. Она зависала, и приходилось все начинать сначала».

Но уже в 1967 г. Сюкуро Манабе и Ричард Везерольд, сотрудники принстонской лаборатории, в своей научной работе, впоследствии получившей широкую известность, высказали предположение, что удвоение содержания углекислого газа в атмосфере вызовет рост температуры на планете на три-четыре градуса. К этой теме они обратились совершенно случайно. «Я хотел поглядеть, насколько чувствительна модель к облачности, водяному пару, озону и углекислому газу, – сказал Манабе. – Поэтому я стал изменять содержание парниковых газов, облачность – короче говоря, игрался. Стало ясно, что углекислый газ имеет важное значение, как оказалось, я изменил именно ту переменную, что нужно, и сорвал джекпот. В то время никого особо не беспокоило глобальное потепление… Некоторые даже считали, что приближается ледниковый период».

И хотя Манабе считал, что «это его лучшая научная работа», в середине 1970-х гг. он совершил еще несколько прорывов в области моделирования. Все эти годы точность моделей, которые становились все более сложными, все еще тестировалась на данных, полученных со спутников. И тем не менее гипотеза о том, что удвоение содержания углекислого газа вызовет рост средней температуры на планете на три-четыре градуса, стала постоянным атрибутом дискуссии о глобальном потеплении. А также запалом³².

Между тем исследованиями, касающимися глобального потепления, стали интересоваться представители первого поколения защитников климата. Для них приоритет имели не научные эксперименты, а политические действия.

В 1973 г. ботаник Джордж Вудуэлл выступал в Йельском университете с лекцией о глобальном потеплении. Среди присутствовавших был студент по имени Фред Крупп. «Если все это правда, – подумал тогда Крупп, – нас ждут большие проблемы». Спустя 11 лет, когда ему было 30 лет, Крупп стал президентом Фонда защиты окружающей среды, а также одним из ведущих поборников политики сокращения выбросов углекислого газа³³.

Глава Национальной академии наук создал специальную комиссию под руководством Джула Чарни, который стал ведущим метеорологом Америки. В своем отчете 1979 г. комиссия Чарни отметила, что угроза глобального потепления весьма реальна. В ходе других авторитетных исследований – в том числе исследования, проводимого комитетом JASON, в состав которого входили ведущие физики и другие ученые и который консультировал министерство обороны и другие правительственные организации – ученые пришли к аналогичным выводам. Так, в отчете комитета JASON говорилось о «неопровержимых доказательствах того, что атмосфера действительно изменяется и что мы сами способствуем этому изменению». Ученые отмечали, что океан, «этот огромный маховик климатической системы планеты», вполне вероятно, замедлит изменение климата, и подчеркивали, что «стратегия типа “подождем – увидим” может означать ожидание до тех пор, когда уже будет слишком поздно»³⁴.

Одним из результатов брифингов Померанса стали слушания в сенате в апреле 1980 г. В центре внимания на этих слушаниях была кривая Килинга. Взглянув на карту, согласно которой все восточное побережье США должно оказаться под водой в результате роста уровня Мирового океана, председатель комитета, сенатор Пол Тсонгас, заметил с иронией: «Это означает – прощай, Майами, Корпус-Кристи… прощай, Бостон, прощай, Новый Орлеан, прощай, Чарльстон… Зато мы сможем плавать на лодках у подножия Капитолия и ловить рыбу на Южной лужайке Белого дома»³⁵.

Гус Спет, председатель Совета по вопросам качества окружающей среды, попросил предоставить ему краткий отчет – такой, который обычно предоставляют тем, кто принимает решения. Авторы предупреждали о «существенном потеплении мирового климата в последующие несколько десятилетий, если незамедлительно не принять меры». В отличие от Аррениуса и Каллендара, которые видели позитив в теплом климате, их выводы были пессимистичными: «Очевидных преимуществ от такого изменения климата для человека очень немного». Они предложили программу из четырех пунктов: признание проблемы, рациональное использование энергоресурсов, лесовосстановление и использование топлива, выделяющего меньше углекислого газа. Последнее означало переход с угля на природный газ³⁶.

Спет направил этот отчет в Белый дом и в министерство энергетики. Там к нему отнеслись довольно прохладно, поскольку в то время администрация Картера из-за второго скачка цен на нефть, вызванного революцией в Иране, и дефицита природного газа ограничивала использование газа и стимулировала использование угля.

Но Спет не сдавался. Он сделал этот вопрос главной темой отчета Совета по вопросам качества окружающей среды за 1981 г. Однако на этом все закончилось, по крайней мере на тот момент. Джимми Картер в ноябре 1980 г. проиграл на выборах Рональду Рейгану³⁷. Вместе с тем для некоторых природоохранных организаций вопрос изменения климата становился ключевым.

При Рейгане бюджетные ассигнования на изучение климата были сокращены. Однако научные исследования климата продолжались.

Важный прорыв в науке о климате произошел в 1980-е гг., когда в Гренландии и на советской станции «Восток» в Антарктиде путем глубинного бурения были получены ледяные керны. Эти керны были самыми настоящими машинами времени. Они несли подтверждение изменения климата. Крошечные пузырьки воздуха в них позволяли узнать, какой атмосфера Земли была несколько тысяч лет назад, время их образования можно было определить при помощи радиоуглеродного анализа. Исследования со всей очевидностью показали: в доиндустриальный период концентрация углекислого газа в атмосфере была ниже – 275–280 частей на миллион, тогда как в 1970 г. она составляла 325 частей на миллион, а в 1990 г. – 354³⁸.

Когда в Сан-Диего был открыт филиал Калифорнийского университета, Роджер Ревелл, глава Института океанографии Скриппса, представлялся главным кандидатом на должность его ректора. Он инициировал создание нового филиала и очень хотел возглавить его. Но у Ревелла были влиятельные враги, один из которых, член совета попечителей Калифорнийского университета, заблокировал его назначение. Это, по всей видимости, стало для Ревелла самым большим разочарованием в профессиональной карьере. Он не хотел более оставаться в Калифорнии и решил отправиться, как сказал один из его друзей, в «ссылку».

Эта его ссылка вряд ли была неприятной, потому как он стал профессором Гарварда и преподавал популярный курс – «Естественные науки 118: Народонаселение и природные ресурсы», также известный как «Предки и камни»³⁹.

«Извлекая ископаемое топливо из недр Земли и сжигая его, люди возвращают углерод и кислород в их исходное состояние, – сказал он своим студентам осенью 1968 г. – Мы в течение жизни всего нескольких поколений потребляем материалы, которые формировались и накапливались на протяжении геологических эпох. За последний миллиард лет в воздухе, наверное, никогда не было больше углекислого газа, чем сегодня». Сжигание ископаемого топлива в течение следующих десятилетий, по его словам, приведет к попаданию в атмосферу огромного количества углекислого газа. Результатом этого, скорее всего, станет рост температуры и «значительное изменение климата на планете».

Ревелл также говорил о том, что он называл «усложняющими факторами», – о возможных компенсаторах. Так, более высокая температура увеличит интенсивность испарения воды, что приведет к увеличению облачности, «что, в свою очередь, уменьшит количество поступающей на Землю солнечной энергии и вызовет снижение температуры».

Этот вывод был практически аналогичен заключению, сделанному в его статье 1957 г.: «Мы можем рассматривать процесс увеличения содержания углекислого газа в атмосфере как масштабный, непреднамеренный эксперимент, проводимый людьми во всем мире, который может помочь нам получить более полное представление о процессах, предопределяющих климат»⁴⁰.

Ревелл умел убедить и представить глобальный взгляд на экологические проблемы. Среди слушателей курса «Предки и камни» был студент по имени Альберт Гор-младший, сын сенатора от штата Теннесси Альберта Гора. Если влияние Ревелла на Килинга и на исследования концентрации углекислого газа оказалось решающим для науки о климате, то его лекции, на которых присутствовал Эл Гор, оказали глубокое воздействие на политику в сфере климата. «Великий учитель в Гарварде, доктор Роджер Ревелл, открыл мне глаза на проблему глобального потепления, – позднее писал Гор. – То, что он рассказывал, было просто поразительным… Как и все великие учителя, он повлиял на мою дальнейшую жизнь».

Это было в конце 1960-х гг. Два десятилетия спустя, в конце 1980-х гг., Гор и другие в конгрессе были полны решимости сделать проблему изменения климата политическим вопросом. Как он и еще семь сенаторов написали в обращении в 1986 г., исследование влияния углекислого газа на климат вызвало «глубокую обеспокоенность». Они хотели не только более глубокого изучения проблемы. Они также хотели увидеть реальные действия⁴¹.