«Післязавтра»: кліматична наука за кадром катастрофи

Коли «Післязавтра» вийшов на екрани у 2004 році, він став найкасовішим кліматичним фільмом-катастрофою в історії. Задум фільму: швидке танення полярних льодовикових шапок заповнює Північну Атлантику прісною водою, буквально за одну ніч зупиняючи величезну систему океанських течій, що переносить тепло. Формуються гігантські супершторми. Нью-Йорк замерзає до кристалічного стану за лічені хвилини. Ті, хто вижив у Північній півкулі, тікають на південь. Це було моторошне кіно — але скільки в ньому було справжньої науки?

Відповідь, як і з більшістю фільмів-катастроф: «більше, ніж можна очікувати, і набагато менше, ніж натякає сценарій». Деякі з основних механізмів — справжні предмети наукового занепокоєння. Часові рамки та масштаби, однак, розходяться з реальністю на порядки.

Термохалінна циркуляція: тепловий конвеєр океану

У центрі фільму — колапс Атлантичної меридіональної перекидної циркуляції, або AMOC — також відомої як термохалінна циркуляція (ТХЦ). Це справжній, критично важливий компонент кліматичної системи Землі, і його розуміння необхідне для оцінки правдоподібності фільму.

ТХЦ працює як гігантський конвеєр, що рухається завдяки різниці в густині води. Тепла солона поверхнева вода тече на північ від тропіків до Гренландії та Північних морів. Дорогою на північ вона втрачає тепло в атмосферу — зігріваючи Північну Європу далеко за межі того, на що вказувала б її широта. Це охолодження підвищує густину води. Густа вода занурюється на океанське дно й тече на південь як глибинна вода, зрештою піднімаючись деінде та замикаючи цикл. Весь цикл триває приблизно 1000 років.

Ключовий рушій — солоність. Солона вода густіша за прісну. Якщо величезні обсяги прісної води вливаються в Північну Атлантику через танення льодовикового щита Гренландії, поверхнева вода стає менш солоною, менш густою і менш здатною занурюватися. Перекидна циркуляція слабшає — або, в екстремальних сценаріях, може зупинитися повністю.

Це не наукова фантастика. Непрямі дані з льодовикових кернів та океанських осадів показують, що AMOC неодноразово слабшала й посилювалася протягом історії Землі у відповідь на льодовикові цикли. Сучасні кліматичні моделі прогнозують, що AMOC ослабне на 24–39% цього століття за сценаріями високих викидів. У звіті МГЕЗК за 2021 рік колапс AMOC оцінено як малоймовірний, але не виключений протягом цього століття.

Там, де фільм відходить від реальності, — це час. У «Післязавтра» AMOC зупиняється приблизно за 48 годин. У реальності навіть за найгіршого сценарію значне ослаблення розгорталося б протягом десятиліть чи століть. Теплова інерція океану колосальна — просто неможливо реорганізувати систему циркуляції, що переносить 20 мільйонів кубічних метрів води на секунду, за два дні.

Що фільм зобразив правильно (і катастрофічно неправильно)

Найгрубіше порушення фізики у фільмі — сцена замерзання. Коли око супершторму опускається над Нью-Йорком, усе — люди, гелікоптери, факел Статуї Свободи — замерзає за секунди. Це термодинамічно неможливо. Теплопередача від твердого об'єкта до навколишнього повітря керується законом охолодження Ньютона: швидкість залежить від різниці температур і площі поверхні. Навіть за -70°C людське тіло не може втратити достатньо теплової енергії за секунди, щоб повністю замерзнути. Ця сцена зайняла б години, а не миті.

Атмосферний вихор, що затягує стратосферне повітря до поверхні, так само неправдоподібний. Стратосферне повітря на полюсах справді надзвичайно холодне (-50…-80°C), але енергія, необхідна, щоб продавити його до рівня землі проти градієнтів атмосферного тиску, переважила б загальну енергію будь-якої штормової системи на Землі.

Справжня фізика клімату

Реальна історія зміни клімату одночасно менш драматична й більш тривожна, ніж показано у фільмі. Енергетичний баланс Землі визначається різницею між вхідним сонячним випромінюванням і вихідним інфрачервоним випромінюванням. Парникові гази, як-от CO2 та метан, затримують вихідне тепло, зміщуючи цей баланс у бік потепління. Це потепління запускає каскад зворотних зв'язків — танення морського льоду зменшує альбедо (відбивну здатність), спричиняючи подальше потепління; теплі океани вивільняють розчинений CO2, посилюючи ефект ще більше.

Найкращим історичним аналогом швидкого порушення AMOC є подія молодшого дріасу, приблизно 12 900 років тому. Наприкінці останнього льодовикового періоду величезне льодовикове озеро — озеро Агассіс — катастрофічно спорожнилося в Північну Атлантику. Утворений прісноводний імпульс, схоже, значно ослабив AMOC, повернувши Північну півкулю в майже льодовикові умови приблизно на 1200 років, перш ніж циркуляція відновилася. Навіть ця «швидка» подія розгорталася протягом десятиліть, а не днів.

Сучасна океанографія відстежує силу AMOC за непрямими вимірюваннями — розміром зерна глибоководних осадів, співвідношенням ізотопів вуглецю в глибоководних коралах і прямими масивами вимірювачів течії, розгорнутими з 2004 року. Моніторинговий масив RAPID зафіксував 15%-ве зниження сили AMOC із середини двадцятого століття, хоча ряд даних короткий, а значущість тренду обговорюється.

Хороша наукова фантастика не мусить бути науково точною, щоб бути цінною. Багато працюючих кліматологів називають «Післязавтра» фільмом, що вперше змусив їх відчути невідкладність проблеми — не через точність, а через його емоційну силу. Фільм поставив справжнє запитання: що станеться, якщо ми зламаємо системи, що роблять Землю придатною для життя? Відповідь, яку він дав, була неправильною майже в кожній деталі. А от саме запитання було абсолютно правильним.