Уже давно, по крайней мере с тех пор, как Галилей провел свои эксперименты с падающими телами, ученым стало ясно, что с помощью чисел можно раскрыть законы природы. И необходимость привлечь математическую науку к изучению земной атмосферы также была очевидна с тех пор, как начали собираться количественные данные о давлении и температуре. В последние три десятилетия XIX в. объемы данных, требовавших анализа математическими методами, стремительно росли. Автоматические обсерватории, созданные Метеорологической службой после смерти Фицроя, изо дня в день в непрерывном режиме вели регистрацию погодных условий. Тем же самым занимались легионы педантичных наблюдателей — в том числе моряки военных и торговых флотов ведущих мировых держав. Активный рост объемов метеонаблюдений в десятилетия, предшествовавшие прибытию Уокера в Индию, объяснялся той простой причиной, что погода играла очень важную роль в управлении империями. По мере того как они росли, расползаясь по земному шару, расширялся и сбор метеорологических данных.
Раздел метеорологии, занимающийся сбором и анализом данных о погоде, получил название «климатология». Родом из немецкого, этот термин вошел в употребление в английском и французском языках в первые десятилетия XIX в., а с 1840-х гг. получил широкое распространение. Во многом это произошло благодаря влиянию Александра фон Гумбольдта, стоявшего у истоков этого научного направления (одно из первых упоминаний данного термина встречается во французском переводе его работы). Гумбольдтовская концепция климата была связана с его пониманием единства природы, которое, по его мнению, вовсе не означало климатического единообразия. Вместо этого мириады физических сил, комбинируясь, создавали климатические различия — отдельные зоны, часто располагавшиеся вертикально, где существовали определенные устойчивые условия с точки зрения температуры и осадков и где, соответственно, обитали определенные виды растений и животных. Но если учесть, что физические силы природы находились в постоянном движении, то неясно, каким образом они комбинировались так, чтобы создавать в определенных географических зонах стабильные климатические области, которые можно было исследовать, описать, после чего, если так можно выразиться, надолго о них забыть. Гумбольдт полагал, что эта стабильность сохраняется на длительное время.
Это исследовательское, нацеленное на поиск единства направление климатологии, созданное Гумбольдтом, требовалось совместить с другим ее направлением, возникшим на основе статистического подхода. И в Англии, и в Пруссии национальные службы по сбору метеорологических данных создавались на основе государственных статистических бюро или же оказывались тесно связаны с ними. Было очевидно, что понимание климатических и погодных закономерностей сулит огромные практические выгоды, точно так же, как и получение знаний в области астрономии, ботаники, геодезии и магнитного поля Земли, — все это позволяло лучше изучить имперские владения и, соответственно, управлять ими с максимальной эффективностью. Вероятно даже, получение метеорологической информации, которая могла быть преобразована в средние климатические показатели, отвечало задачам государства в наибольшей степени. Собирая данные о погоде, как они уже начали собирать данные о своих гражданах, правительства надеялись привнести хоть какую-то степень контроля в эти самые сложные в управлении и зачастую непредсказуемые сферы.
Юлиус фон Ханн, директор Центрального бюро метеорологии и геомагнетизма в Вене, и Владимир Кёппен, директор Германской морской обсерватории в Гамбурге, в полной мере разделяли убежденность Гумбольдта в том, что «лицо Земли» может быть досконально измерено и изучено. Однако они расходились со своим великим предшественником в вопросе о том, что такое климат и, следовательно, как его нужно изучать. Движимые научным любопытством, располагая средствами и ресурсами своих ведомств, Ханн и Кёппен преобразовали подход ученого-одиночки в систематическую дисциплину. Параллельно с этим гумбольдтовское определение климата с его акцентом на взаимосвязи между живыми существами и окружающей средой уступило место новому определению, в котором климат рассматривался с точки зрения устойчивых климатических зон, выделенных на основе усредненных метеорологических данных. Климат, по определению Ханна и Кёппена, представлял собой усредненную погоду.
Но еще более важным, чем точное (как показало будущее) определение климата, был тот фундамент, который эти два человека заложили для развития климатологии. Под руководством Ханна и Кёппена она стала наукой строгих измерений, проводимых в строго контролируемых условиях. В 1883 г. Ханн опубликовал «Руководство по климатологии» в котором изложил пошаговую стратегию развития этой науки, отчасти напоминавшую стратегию военного наступления. Одним из направлений этого развития была картография, и на рубеже веков Владимир Кёппен поставил на вооружение климатологии климатические карты, на которых были визуально обозначены разные климатические зоны — «тропический климат», «полярный климат», «субтропический климат», «средиземноморский климат» и т. д., — определенные на основании средних значений нескольких типов метеорологических данных.
Между тем то, что было слабым местом климатологии, оказалось также залогом ее успешного развития: изучение климата требовало огромного количества данных. Во времена Ханна и Кёппена телеграфная связь, почтовая служба и издательское дело были такими же важными инструментами климатологической науки, как барометры и термометры. Составление карт требовало отлаженной системы измерений и их передачи, а также, что не менее важно, системы печати и распространения. В первые несколько десятилетий после запуска этот всеохватный климатологический проект поглощал невероятное количество энергии.
Несмотря на активную деятельность по развитию климатологии, Ханн не менее настойчиво стремился очертить ее границы, продвигая свой взгляд на эту дисциплину. «Климатология, — писал он, — является всего лишь частью метеорологии, которая имеет гораздо более пространное поле деятельности». Климатология носит описательный характер, тогда как метеорология, имея своей целью «объяснение различных атмосферных явлений с помощью известных физических законов», является в большей степени теоретической наукой. Тем не менее эти две дисциплины тесно связаны между собой: климатология является неотъемлемой частью метеорологии и свою неспособность объяснить что-либо компенсирует широтой охвата. Будучи, прежде всего, наукой наблюдения, климатология нацелена на создание «мозаичной картины различных климатов» — очень упорядоченной картины, основанной на систематическом представлении фактов. Таким образом «обеспечиваются порядок и единообразие, проясняется взаимодействие между различными климатами и климатология становится научной областью познания». Как отмечает Дебора Коэн, это делало климатологию (по крайней мере, потенциально) наукой «сложных целостных систем», тогда как метеорология стремилась свести атмосферные явления к «более простым, легче поддающимся теоретическому объяснению элементам».
Между убежденностью Ханна в описательном характере климатологии и его амбициозной надеждой на то, что она может стать настоящей наукой, существовал явный разрыв. Как именно перейти от сбора данных о средних значениях осадков и температуры к основанной на физических законах науке, оставалось неясным. В «Руководстве» Ханна прослеживалось глубоко противоречивое отношение к климатическим изменениям. Было очевидно, что для трансформации климатологии в науку она должна заниматься их изучением, но в каких пределах? В заключительном разделе, называвшемся «Изменения климата» Ханн рассмотрел палеоклиматические изменения, такие как ледниковые периоды, а также теории Кролла и других ученых, пытавшихся объяснить их. Он рассмотрел проблему изучения более краткосрочных климатических осцилляций, которые могли быть связаны с солнечными пятнами. Однако в обоих случаях Ханн продемонстрировал непоколебимую приверженность методу усреднения, когда за основу берется период стабильности. Чтобы получить среднее значение, объяснял Ханн, необходимо определить период времени, в течение которого оно применимо. Этого метода более чем достаточно, чтобы идентифицировать колебания выше и ниже среднего значения. Иными словами, изменение относилось только к некоему фиксированному периоду, для которого могут быть определены средние значения.
Этот подход был основан на предположении о стабильности, но на практике он позволял Ханну (и другим) выявлять климатические аномалии. Это стало возможно благодаря созданию статистических таблиц, которые представляли собой рудиментарную модель климатической системы. Объединяя усредненные данные о погоде из разных частей планеты, эти таблицы позволяли Ханну и другим находить закономерности в числах. А поскольку эти числа отражали средние погодные значения — то, что Ханн определил как климат, — появлялась возможность установить взаимосвязи между более долговременными характеристиками атмосферы. Конечно, процесс усреднения игнорировал динамику, но Ханн считал это задачей метеорологии — раскрыть и описать то, что он называл «причинами, лежащими в основе последовательности атмосферных процессов». Тем не менее Ханн призывал обращать внимание не только на средние значения, но и на отклонения от них. Как утверждает Дебора Коэн, отчасти это было вызвано стремлением выковать национальную австрийскую идентичность, для чего требовалось соединить все многообразие климатических режимов в гармоничное имперское целое. С точки зрения статистики это означало внимание как к глобальным, так и к локальным показателям. Как ни странно, на практике оказалось, что именно средние значения делали отклонения — и скрытый в них динамизм — максимально видимыми. В результате подход Ханна парадоксальным образом вымостил путь к новой климатологии, сосредоточившей свое внимание именно на изменчивости климатических систем, а не на стабильности отдельных климатических зон.
Когда Уокер прибыл в Шимлу и занял пост директора Индийских метеорологических обсерваторий, он вступил именно в это неопределенное пространство между стабильностью, создаваемой статистикой средних климатических значений, и изменчивостью, для поиска которой могли быть использованы эти данные. Считать ли климатическую систему стабильной по своей природе или изменчивой, зависело от того, кто занимался исследованиями. Но в основе любого из этих подходов лежала идея системы. А она была порождением империи в той же мере, в какой им был сам Гилберт Уокер или мешки с пшеницей, от которых зависела не только прибыль, но и выживание очень многих людей.
