Климат

Климат

|ИЗМЕНЕНИЕ КЛИМАТА НА ЗЕМЛЕ |

|От составителя |

|Изменение окружающей среды происходит не только в результате |

|антропогенного воздействия, но и под влиянием естественных причин. Это |

|относится прежде всего к климату. Рассматривая проблемы глобального |

|изменения климата, истощения озонового слоя в атмосфере Земли, |

|предлагаемые меры по сокращению эмиссии парниковых и озонразрушающих |

|газов, следует проанализировать возможное соотношение естественных и |

|искусственных причин тревожащих человечество отклонений от признаваемого|

|им оптимума состояния окружающей среды. |

|Среди многочисленной литературы по климату и причинам его изменения |

|особое место занимает популярная книга К.С. Лосева “Климат: вчера, |

|сегодня... и завтра?”, в которой сочетается научная глубина изложения с |

|легкой формой, уже адаптированной для учебных целей. Приведенные ниже |

|фрагменты из этой книги в сочетании с выдержками из нескольких статей |

|достаточны для первого знакомства с указанной проблемой. |

|Проблема потепления климата изложена в учебниках и доступном докладе |

|Гринпис “Глобальное потепление”(М.: Изд-во МГУ, 1993). |

|Ранняя история изменения климата на Земле |

| Развитие микроорганизмов, похожих на современные сине-зеленые |

|водоросли, и было началом конца восстановительной атмосферы, а вместе с |

|ней и первичной климатической системы. Этот этап эволюции начинается |

|около 3 млрд лет назад, а возможно и раньше, что подтверждает возраст |

|отложений строматолитов, являющихся продуктом жизнедеятельности |

|первичных одноклеточных водорослей. Находки их в Южной Африке датируются|

|2,7–2,9 млрд лет. (С. 47) |

| Заметные количества свободного кислорода появляются около 2,2 млрд|

|лет назад – атмосфера становится окислительной. Об этом свидетельствуют |

|геологические вехи: появление сульфатных осадков – гипсов, и в |

|особенности развитие так называемых красноцветов – пород, образовавшихся|

|из древних поверхностных отложений, содержавших железо, которые |

|разлагались под воздействием физико-химических процессов, выветривания. |

|Красноцветы отмечают начало кислородного выветривания горных пород. |

|О.Г. Сорохтин в последнее время выдвинул новую гипотезу, согласно |

|которой в результате непрерывно идущего процесса формирования ядра Земли|

|из зоны его формирования выделяется избыток кислорода, |

|“просачивающегося” к поверхности планеты и участвующего в формировании |

|атмосферы. По О.Г. Сорохтину, именно таким путем атмосфера стала |

|окислительной, а возможно даже, что она с самого начала имела некоторое |

|количество кислорода. |

|Предполагается, что около 1,5 млрд лет назад содержание кислорода в |

|атмосфере достигло “точки Пастера”, т.е. 1/100 части современного. Точка|

|Пастера означала появление аэробных организмов, перешедших к окислению |

|при дыхании с высвобождением при этом значительно большей энергии, чем |

|при анаэробном брожении. Опасное ультрафиолетовое излучение уже не |

|проникало в воду глубже 1 м, так как в кислородной атмосфере возник пока|

|еще очень тонкий озоновый слой. 1/10 части современного содержания |

|кислорода атмосфера достигла более 600 млн лет назад. Озоновый экран |

|стал более мощным, и организмы распространились во всей толще океана, |

|что привело к настоящему взрыву жизни. А вскоре, когда на сушу вышли |

|первые самые примитивные растения, уровень содержания кислорода в |

|атмосфере быстро достиг современного и даже превзошел его. |

|Предполагается, что после этого “всплеска” содержания кислорода |

|продолжались его затухающие колебания, которые, возможно, имеют место и |

|в наше время. Так как фотосинтетический кислород тесно связан с |

|потреблением углекислого газа организмами, то и содержание последнего в |

|атмосфере испытывало колебания. |

|Вместе с изменениями атмосферы другие черты стал приобретать и океан. |

|Аммиак, содержавшийся в воде, был окислен, изменились формы миграции |

|железа, сера была окислена в окись серы. Вода из хлоридно-сульфидной |

|стала хлоридно-карбонатно-сульфатной. В морской воде оказалось |

|растворенным огромное количество кислорода, почти в 1000 раз больше, чем|

|в атмосфере. Появились новые растворенные соли. Масса океана продолжала |

|расти, но теперь медленнее, чем на первых этапах, что привело к |

|затоплению срединно-океанических хребтов, которые были открыты |

|океанологами только во второй половине нашего века. (С. 47–48) |

| О необычайно большой роли фактора жизни в формировании и эволюции |

|всех компонентов климатической системы свидетельствуют следующие цифры. |

|За 10 млн лет фотосинтез перерабатывает массу воды, равную всей |

|гидросфере; примерно за 4 тыс. лет обновляется весь кислород атмосферы, |

|а всего за 6–7 лет поглощается вся углекислота атмосферы. Это означает, |

|что за время развития биосферы вся вода Мирового океана не менее 300 раз|

|прошла через ее организмы, а кислород атмосферы возобновлялся не менее 1|

|млн раз! Между тем современная масса живого вещества в биосфере Земли |

|составляет всего 2,42*1018 г. Эта масса в основном находится на суше, в |

|океане ее на порядок меньше – 3,2*1017 г. (С. 49) |

| Океан является основным поглотителем тепла, поступающего к |

|поверхности Земли от Солнца. Он отражает только 8% потока солнечного |

|излучения, а 92% поглощает его верхний слой. 51% полученного тепла |

|затрачивается на испарение, 42% тепла уходит из океана в виде |

|длинноволнового излучения, так как вода, подобно всякому нагретому телу,|

|излучает тепловые (инфракрасные) лучи, остальные 7% тепла нагревают |

|воздух при прямом контакте (турбулентный обмен). Океан, нагреваясь в |

|основном в тропических широтах, переносит тепло течениями в умеренные и |

|полярные широты и охлаждается. |

|Средняя температура поверхности океана равна 17,8 °С, что почти на 3 |

|градуса выше средней температуры воздуха у поверхности Земли в целом. |

|Самый теплый – Тихий океан, средняя температура его вод 19,4 °С, а самый|

|холодный (со средней температурой воды -0,75 °С) – Северный Ледовитый |

|океан. Средняя температура воды всей толщи океана гораздо ниже |

|поверхностной температуры – всего 5,7 °С, но она все же на 22,7 °С выше |

|средней температуры всей земной атмосферы. Из этих цифр следует, что |

|океан выступает как основной аккумулятор солнечного тепла. (С. 52)|

| |

|Человек появился в эпоху оледенения |

| 25 тыс. лет назад начинается последнее разрастание ледниковых |

|покровов. Своего максимума в северном полушарии они достигли 18 тыс. лет|

|назад. (С. 92) |

| Кульминация оледенения продолжалась недолго, уже 16 тыс. лет назад|

|началась его общая деградация, а 5 тыс. лет спустя объем льда сократился|

|вдвое. В это время наступило небольшое похолодание, которое |

|приостановило разрушение ледниковых покровов, но уже 8 тыс. лет назад |

|Скандинавский ледниковый покров исчез полностью. В Северной Америке |

|последние следы некогда грандиозного Лаврентийского ледникового покрова |

|перестали существовать примерно 6 тыс. лет назад. Быстрая деградация |

|ледниковых покровов объясняется не только климатическими условиями, но и|

|самим механизмом движения льда, особенностями механики гигантского |

|ледяного тела, находящегося на поверхности Земли в условиях, близких к |

|точке плавления этого материала. |

|История колебаний климата и оледенения за последние 3 млн лет приводят к|

|выводу о том, что при существующем состоянии климатической системы |

|регулятором колебаний служит Антарктический ледниковый покров. С одной |

|стороны, он не позволяет критической пороговой температуре воздуха |

|подняться более чем на 2 °С во время межледниковий, так как, находясь в |

|благоприятных условиях существования у Южного полюса, при общей |

|деградации оледенение всегда сохраняет площадь не менее 10 млн км2. С |

|другой стороны, в периоды развития и наступления ледников его край не |

|может продвинуться далеко, так как открытый океан препятствует этому. В |

|связи с этим при наступлении ледников в северном полушарии в южном |

|сохраняется сравнительно теплая обстановка, в чем не последнюю роль |

|играет большая “океаничность” этого полушария. В результате процесс |

|развития оледенения тормозится в глобальном масштабе. Трудно |

|представить, как далеко могло бы зайти оледенение на нашей планете, если|

|бы южное полушарие было менее океаническим, а южнополярный континент |

|имел значительно большие размеры.(С. 93) |

| Оригинальная гипотеза известна как пульсационная гипотеза Уилсона.|

|Похолодание может быть связано с особенностями движения Антарктического |

|ледникового покрова. Периодически в пределах этого покрова могут |

|возникать быстро движущиеся потоки льда гигантских размеров, которые |

|выбрасываются в океан, формируют шельфовый ледник и огромную массу |

|айсбергов. Выброс может составлять несколько миллионов кубических |

|километров льда. Увеличение площади ледникового покрова и масса тающих |

|айсбергов приводят к глобальному понижению температуры и служат |

|спусковым механизмом нового цикла оледенения. Зарождение такой пульсации|

|Антарктического ледникового покрова происходит в межледниковья, так как |

|быстрые гигантские потоки льда могут сформироваться только при условии |

|его прогревания. Таким образом, потепление приводит к новому ледниковому|

|периоду. |

| Астрономическая гипотеза, разработанная в 20-х годах нашего века |

|югославским геофизиком М. Миланковичем. В соответствии с гипотезой |

|Миланковича полушария Земли в результате изменения элементов ее движения|

|могут получать меньшее или большее количество солнечной радиации, что |

|отражается на глобальной температуре. Миланкович выделил три элемента |

|движения. Один – колебания земной оси. Если посмотреть на ось сверху, то|

|оказывается, что она описывает в пространстве круг за время |

|приблизительно 25 тыс. лет, т.е. как бы покачивается по отношению к |

|Солнцу. |

|Второй – изменение наклона земной оси по отношению к плоскости орбиты |

|(эклиптики) Земли. Такие изменения происходят с периодичностью 41 тыс. |

|лет и достигают 3 градусов. Третий элемент движения связан с изменением |

|формы орбиты от почти круговой до несколько вытянутой – эллиптической. |

|При этом различие в удалении от Солнца составляет около 5 млн км. |

|Предполагается, что раньше оно было больше. |

|Рассчитав совместное влияние всех трех факторов, Миланкович смог |

|определить периоды, когда те или иные широтные зоны Земли получают |

|наименьшее количество солнечного излучения. По всей видимости, эти |

|периоды и должны соответствовать периодам формирования и развития |

|покровных ледников в северном полушарии. Впоследствии другие |

|исследователи, в том числе советские, внеся небольшие уточнения, |

|подтвердили расчеты изменений движения Земли и притока солнечной |

|радиации, выполненные Миланковичем. Эта гипотеза получила косвенное |

|подтверждение благодаря анализу климатических ритмов при изучении |

|колонок глубоководных морских осадков, относящихся к последним 500 тыс. |

|лет, содержания тяжелого изотопа кислорода, а также видового состава |

|двух видов морских организмов (радиосолярий) – все три индикатора |

|характеризуют разные стороны климатической системы – температуру, |

|распреснение и засоление океана в результате таяния и образования |

|ледниковых покровов. Индикаторы подтвердили существование трех циклов |

|изменения климатической системы с периодичностью, соответствующей |

|периодичности факторов Миланковича. Наиболее резкие изменения |

|происходили с периодичностью 100 тыс. лет, менее выраженные – с |

|периодичностью 42 тыс. лет, а самые небольшие – 24 тыс. лет. (С. |

|95–96) |

| Последний интервал, во время которого мы живем, носит название |

|голоцена. Это отрезок времени с начала нынешнего межледниковья, |

|начавшегося 10 тыс. лет назад и по времени соответствующего |

|благоприятному для потепления сочетанию факторов Миланковича. |

|Межледниковье тоже не является застывшим миром, хотя оно и не столь |

|богато событиями, как ледниковый период. В голоцене происходили заметные|

|климатические колебания, которые хорошо прослеживаются как с помощью |

|палеотемпературных, так и других методов реконструкции климата прошлого.|

| |

|Ранняя часть голоцена характеризовалась потеплением, которое перешло |

|около 8 тыс. лет назад в интервал, известный как “климатический оптимум”|

|и продолжавшийся около 2,5 тыс. лет. В период оптимума средняя |

|температура воздуха была выше современной, отмечена также повышенная |

|увлажненность, в частности в пустынях Сахаре и Раджастхане в Индии. О |

|более высокой температуре говорят хорошо сохранившиеся индикаторы |

|климата прошлого, в частности находки стволов деревьев, произраставших |

|на берегах Северного Ледовитого океана в Сибири, в Гренландии и на |

|острове Элсмир. Исландию в этот период наполовину покрывали березовые |

|леса, которые сейчас занимают не более 1% территории. В горах повысилась|

|граница леса, а ледяной покров Северного Ледовитого океана сократился по|

|площади почти вдвое по сравнению с современным. В Сахаре найдены остатки|

|многих животных, которые могли жить только при наличии водоемов со |

|стоячими и текучими водами, обнаружены остатки богатой растительности. |

|По существующим оценкам, в Европе было теплее на 2 °С, чем сейчас, |

|причем в основном в летний период, так как многие вечнозеленые растения |

|– тис, падуб, и др. – контролируются зимней температурой и в это время |

|на север не продвигались. Потепление, хотя и не столь сильное, как в |

|северном полушарии, было отмечено и в южном. |

|Климатический оптимум 5,5 тыс. лет назад сменился похолоданием, затем |

|наступило новое потепление, кульминация которого пришлась на период |

|около 4 тыс. лет назад. Следующее за ним новое похолодание совпало с |

|периодом войн за Трою и путешествий Одиссея. |

|Следует сказать, что климатологи различают геологические, исторические и|

|современные изменения климата. Ранее речь шла о геологических |

|изменениях, которые изучаются только геологическими и геофизическими |

|методами. К историческим относятся изменения климата, происходившие в |

|период развития цивилизации до начала инструментальных наблюдений. При |

|изучении их в дополнение к геологическим и геофизическим методам |

|используются археологические памятники и памятники письменности. |

|Современные изменения климата относятся только к периоду |

|инструментальных наблюдений. |

|Вслед за первым историческим похолоданием с кульминацией около 3 тыс. |

|лет назад началось новое потепление, продолжавшееся и в первом |

|тысячелетии нашей эры, известное как “малый климатический оптимум”. Этот|

|период можно назвать также периодом забытых географических открытий, в |

|отличие от периода Великих географических открытий XV и XVI вв. |

|Открывателями новых земель были ирландские монахи, которые в середине |

|первого тысячелетия благодаря улучшившимся вследствие потепления |

|условиям мореплавания в Северной Атлантике смогли открыть Фарерские |

|острова, Исландию и , как теперь предполагают, Америку. Вслед за ними |

|эти открытия повторили норманнские викинги, которые в конце этого |

|тысячелетия заселили Фарерские острова и Исландию, открыли и заселили |

|Гренландию, а в самом начале последнего тысячелетия нашей эры добрались |

|до Америки. Такая широкая экспансия норманнов в северные страны и |

|отсутствие в исландских сагах того времени упоминаний о морских льдах |

|как препятствии для мореплавания указывают на очень теплые условия. |

|Норманнские поселенцы в Гренландии занимались не только добычей рыбы и |

|зверя, но и скотоводством. Они заплывали очень далеко на север. Так, |

|каменные пирамиды норманнов, служившие им ориентирами, обнаружены на 79 |

|градусе с.ш. на берегу пролива Смита, разделяющего остров Элсмир и |

|Гренландию. |

|Потепление раннего средневековья привело к уменьшению увлажненности в |

|Европе, свидетельства чего найдены в отложениях торфяников в Средней |

|Европе. На Руси до конца Х в. также были благоприятные климатические |

|условия: редко случались неурожаи, не было очень суровых зим и сильных |

|засух. Вспомним, что именно в это благоприятное время был открыт и |

|интенсивно использовался путь “из варяг в греки”. |

|В первой четверти нашего тысячелетия начинается постепенное похолодание.|

|Священник Ивар Бордсон, живший в XVI в., отметил появившийся морской |

|лед, который отрезал Гренландию от Исландии и привел к гибели поселения |

|норманнов. Последние сведения о норманнских поселенцах в Гренландии |

|относятся к 1500 г. Одновременно очень суровыми стали условия в |

|Исландии, где XVI–XVII столетия были временами тяжелых испытаний. |

|Достаточно сказать, что с начала похолодания до 1800 г. население страны|

|из-за голода сократилось вдвое. В Скандинавских странах стали часто |

|повторяться серии суровых зим, неурожаи, начали наступать ледники. На |

|равнинах Европы похолодание также сопровождалось сериями суровых зим, |

|замерзанием ранее не замерзавших водоемов, частыми неурожаями, падежом |

|скота. В Альпах и на Кавказе ледники продвинулись вперед, кое-где |

|вклинившись в леса, понизилась снеговая линия и участился сход снежных |

|лавин. Местами ледники перекрыли дороги, построенные еще римлянами. |

|Жители высокогорных селений были вынуждены покинуть их. Советский |

|гляциолог Г.К. Тушинский высказал в связи с этим гипотезу о том, что |

|похолодание привело к гибели государства аланов на Кавказе, а многие их |

|поселения были уничтожены снежными лавинами и наступавшими ледниками. |

|Сохранились и другие интересные факты, отражающие суровые условия этой |

|эпохи. Так, на плавучих льдинах эскимосы могли достигать Шотландии, так |

|как в XIV и XVIII вв. льды несколько раз блокировали побережье Норвегии |

|и крупные льдины выносило к Шотландии. Согласно историческим хроникам, в|

|1750 г. на отмель у острова Бель-Иль у берегов Франции был вынесен |

|гренландский айсберг, который затем таял в течение года. |

|На Руси начало второго тысячелетия нашей эры ознаменовалось резким |

|ухудшением климатических условий. Начался период страшных гроз, великих |

Страницы: 1, 2