Введение
Земля – третья от Солнца планета и пятая по размеру среди всех планет Солнечной системы. Она является так же крупнейшей по диаметру, массе и плотности среди планет земной группы. Примерная дата образования Земли – 4,54 млрд. лет назад. Весь процесс формирования планеты занял примерно 10-20 млн. лет.
Планета Земля уникальна: огромный каменный шар окружностью 40 тысяч километров, одна треть суши, две трети воды и богатая кислородом атмосфера создали единственное известное место во Вселенной, где есть жизнь! Однако этот сине-зеленый оазис не всегда был столь гостеприимным. На планете сохранились следы ее сурового прошлого – времени, когда ее раздирали страшнейшие катастрофы и условия жизни на ней были невыносимы.
В течении 4,5 млрд. лет этот мир изменялся – он горел в огне и замерзал во льдах, его затопляли океаны и отравляли ядовитые небеса. Организмам, населяющим нашу планету сегодня, повезло. Им удалось выжить в условиях массового вымирания. Ученые постигают тайны Земли на протяжении двух столетий.
Изменение климата
Климат — это многолетний статистический режим погоды, характерный для данной местности в силу её географического положения.
Итак, чтобы предсказать погоду, надо знать температурный режим всей атмосферы Земли, а тепло исходит от двух источников: от Солнца и от недр Земли. Солнце – внешний источник тепла, кора Земли, которая содержит большое количество радиоактивных веществ – внутренний источник тепла.
Краткий перечень главных причин изменения климата на Земле:
1) Главные (постоянные) факторы формирования климата (действуют на протяжении 5 миллиардов лет), которые влияют на климат всей планеты на 80 %. Это космические и геофизические факторы, которые воздействуют на климат Земли в глобальном масштабе и на протяжении уже 5 миллиардов лет.
- Остывание Солнца, снижение эволюционной солнечной активности;
- Охлаждение всего объёма земного шара,
- Эволюционное уменьшение количества влаги в атмосфере.
- Эволюционная потеря атмосферы Земли через 3 миллиарда лет.
2) Факторы кратковременного действия на процессы формирование климата (на 100 – 10 000 лет), которые влияют на климат всей планеты на 19 %.
- периодическое увеличение солнечной активности каждые 12 лет,
- изменение наклона оси вращения Земли. Земная ось наклонена к плоскости орбиты под углом 66,33° градусов. Таким образом, угол между перпендикуляром и плоскостью орбиты (90° – 66,33° = ) равняется 23,77 °. Исключительно наклоном оси обусловлены смены времен года.
- изменение наклона плоскости вращения Земли по отношению к эклиптике,
- изменение эксцентриситета орбиты Земли; орбита вращения Земли вокруг Солнца представляет собой эллипс, в одном из фокусов которого расположено Солнце.
3) Локальные факторы изменения климата, которые влияют на климат всей планеты на 1 %, которые воздействуют на отдельный регион, и не имеют никакого влияние на формирование климата всей планеты. Это техногенные и антропогенные факторы, то есть процессы, возникающие от действия техники и человечества, когда происходит незначительное изменение климата в местном, а не в глобальном масштабе.
Теперь коротко опишем в популярной форме все космические механизмы, которые сильно или слабо влияют на формирование климата Земли.
4. Главный (постоянный) фактор формирования климата: эволюционное охлаждение земного шара. Все планеты вначале своей эволюции состоят из радиоактивных элементов, а поэтому быстро разогреваются и светятся как маленькие звёздочки. Первая эволюционная стадия планет характеризуется сильным разогреванием их вещества (до нескольких тысяч градусов). Причина известна – высокая радиоактивность первичной материи. Геофизикой установлено, что единственной причиной нагревания недр планет является радиоактивный распад изотопов. Теплота – это хаотическое движение атомов. Радиоактивные изотопы периодически излучают элементарные частицы, и от отдачи вылета частицы сами атомы начинают совершать колебательные тепловые движения внутри «кристаллической решетки». Элементарная частица во время полета сталкивается с соседними атомами, передает им равное количество движения, и те также начинают колебаться. Хаотическое колебательное движение миллионов атомов является причиной возникновения тепла и температуры, отражает физический смысл нагретого, горячего вещества. Так происходит распространение тепла от радиоактивных пород.
В настоящее время в объеме Земли, масса которой 10 24 кг, содержится всего 1014 кг радиоактивных элементов, а 5 миллиардов лет назад их масса была в миллионы раз больше. Радиоактивные элементы нагревают окружающее пространство. Поэтому поверхность молодых планет всегда горячая (достигает 1 – 4 тысячи градусов). Причиной уменьшения количества радиоактивных элементов является их переход в стабильные изотопы после серии радиоактивных превращений. Стабильные элементы не обладают теплотворной функцией. Все старые планеты с возрастом 6 - 8 миллиардов лет состоят исключительно из стабильных элементов, поэтому являются холодными и снаружи и внутри. На их поверхности начинают образовываться льды и снега.
ПРИЧИНЫ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА
Что такое глобальное изменение климата и почему его часто называют «глобальным потеплением»?
Нельзя не согласиться с тем, что климат на Земле меняется и это становится глобальной проблемой для всего человечества. Факт глобального изменения климата подтвержден научными наблюдениями и не оспаривается большинством ученых. И все же вокруг этой темы идут постоянные дискуссии. Одни употребляют термин "глобальное потепление" и делают апокалиптические прогнозы. Другие пророчат наступление нового «ледникового периода» - и тоже делают апокалиптические прогнозы. Третьи считают изменения климата естественным, а доказательства обеих сторон о неизбежности катастрофических последствий изменения климата – спорными.
Какие существуют доказательства изменения климата?
Они всем хорошо известны (это заметное уже и без приборов): повышение среднемировой температуры (более мягкие зимы, более жаркие и засушливые летные месяцы), таяние ледников и повышение уровня мирового океана, а также всё чаще возникающие и всё более разрушительные тайфуны и ураганы, наводнения в Европе и засухи в Австралии. А кое-где, например, в Антарктике, отмечается похолодание.
Если климат менялся и раньше, почему сейчас это стало проблемой?
Действительно, климат нашей планеты меняется постоянно. Всем известно про ледниковые периоды (они бывают малые и большие), про всемирный потоп и пр. Согласно геологическим данным среднемировая температура в разные геологические периоды колебалась от +7 до +27 градусов по Цельсию. Сейчас средняя температура на Земле составляет примерно +14оС и еще довольно далека от максимума. Так, чем же обеспокоены ученые, главы государств и общественность? Если коротко, обеспокоенность вызывает то, что к естественным причинам изменения климата, которые были всегда, добавляется еще один фактор – антропогенный (результат деятельности человека), влияние которого на изменение климата, по мнению ряда исследователей, становится все сильнее с каждым годом.
Каковы причины изменения климата?
Главной движущей силой климата является Солнце. Например, неравномерное нагревание земной поверхности (сильнее у экватора) является одной из главных причин ветров и океанических течений, а периоды повышенной солнечной активности сопровождаются потеплением и магнитными бурями.
Кроме того на климат влияют изменение орбиты Земли, ее магнитного поля, размеров материков и океанов, извержения вулканов. Все это - естественные причины изменения климата. До недавнего времени они, и только они, определяли изменения климата, в том числе начало и конец долговременных климатических циклов, таких как ледниковые периоды. Солнечной и вулканической активность можно объяснить половину температурных изменений до 1950 года (солнечная активность приводит к повышению температуры, а вулканическая – к снижению).
В последнее время к естественным факторам добавился еще один – антропогенный, т.е. вызванный деятельностью человека. Основным антропогенным воздействием является усиление парникового эффекта, влияние которого на изменение климата в последние два столетия в 8 раз выше влияния изменений солнечной активности.
ПОНЯТИЕ И СУЩНОСТЬ ПАРНИКОВОГО ЭФФЕКТА
Парниковый эффект – это задержка атмосферой Земли теплового излучения планеты. Парниковый эффект наблюдал любой из нас: в теплицах или парниках температура всегда выше, чем снаружи. То же самое наблюдается и в масштабах Земного шара: солнечная энергия, проходя через атмосферу нагревает поверхность Земли, но излучаемая Землей тепловая энергии не может улетучиться обратно в космос, так как атмосфера Земли задерживает ее, действуя наподобие полиэтилена в парнике: она пропускает короткие световые волны от Солнца к Земле и задерживает длинные тепловые (или инфракрасные) волны, излучаемые поверхностью Земли. Возникает эффект парника. Парниковый эффект возникает из-за наличия в атмосфере Земли газов, которые обладают способностью задерживать длинные волны. Они получили название «парниковых» или «тепличных» газов.
Парниковые газы присутствовали в атмосфере в небольших количествах (около 0,1%) с момента ее образования. Этого количества было достаточно, чтобы поддерживать за счет парникового эффекта тепловой баланс Земли на уровне, пригодном для жизни. Это так называемый естественный парниковый эффект, не будь его средняя температура поверхности Земли была бы на 30°С меньше, т.е. не +14° С, как сейчас, а -17° С.
Естественный парниковый эффект ничем не грозит ни Земле, ни человечеству, поскольку общее количество парниковых газов поддерживалось на одном уровне за счет круговорота природы, более того, ему мы обязаны жизнью.
Но увеличение в атмосфере концентрации парниковых газов приводит к усилению парникового эффекта и нарушению теплового баланса Земли. Именно это и произошло в последние два столетия развития цивилизации. Угольные электростанции, автомобильные выхлопы, заводские трубы и другие созданные человечеством источники загрязнения выбрасывают в атмосферу около 22 миллиардов тонн парниковых газов в год.
Какие газы называют «парниковыми»?
К наиболее известным и распространенным парниковым газам относятся водяной пар (Н2О), углекислый газ (CO2), метан (СН4) и веселящий газ или закись азота (N2O). Это парниковые газы прямого действия. Большая часть их образуется в процессе сжигания органического топлива.
Кроме того, есть еще две группы парниковых газов прямого действия, это галоуглероды и гексафторид серы (SF6). Их выбросы в атмосферу связанны с современными технологиями и промышленными процессами (электроника и холодильное оборудование). Их количество в атмосфере совсем ничтожно, но, они их влияние на парниковый эффект в десятки тысяч раз сильнее, чем CO2.
Водяной пар — основной парниковый газ, ответственный более, чем за 60% естественного парникового эффекта. Антропогенное увеличение его концентрации в атмосфере пока не отмечалось. Однако увеличение температуры Земли, вызванное другими факторами, усиливает испарение воды океана, что, может привести к росту концентрации водяного пара в атмосфере и – к усилению парникового эффекта. С другой стороны, облака в атмосфере отражают прямой солнечный свет, что уменьшает поступление энергии на Землю и, соответственно, снижает парниковый эффект.
Углекислый газ – наиболее известный из парниковых газов. Естественными источниками СО2 являются вулканические выбросы, жизнедеятельность организмов. Антропогенными источниками являются сжигание органического топлива (включая лесные пожары), а также целый ряд промышленных процессов (например, производство цемента, стекла). Углекислый газ, по мнению большинства исследователей, несет основную ответственность за глобальное потепление, вызванное «парниковым эффектом». Концентрация CO2 за два века индустриализации выросла более, чем на 30% и корректируется с изменением среднемировой температуры.
Метан - второй по значимости парниковый газ. Выделяется из-за утечки на разработке месторождений каменного угля и природного газа, из трубопроводов, при горении биомассы, на свалках (как составная часть биогаза), а также в сельском хозяйстве (скотоводство, рисоводство) и т.п. Животноводство, применение удобрений, сжигание угля и другие источники дают около 250 миллионов тонн метана в год. Количество метана в атмосфере невелико, но его парниковый эффект или потенциал глобального потепления (ПГП) в 21 раз сильнее, чем у СO2.
Закись азота –третий по значимости парниковый газ: его воздействие в 310 раз сильнее, чем у СO2,, но содержится в атмосфере он в очень небольших количествах. В атмосферу попадает в результате жизнедеятельности растений и животных, а также при производстве и применении минеральных удобрений, работе предприятий химической промышленности.
Галоуглероды (гидрофторуглероды и перфторуглероды) - газы, созданные для замены озоноразрушающих веществ. Используются в основном в холодильном оборудовании. Имеют исключительно высокие коэффициенты влияния на парниковый эффект: в 140-11700 раз выше, чем у СО2.Их эмиссии (выделение в окружающую среду) невелики, но быстро возрастают.
Гексафторид серы – его поступление в атмосферу связано с электроникой и производством изоляционных материалов. Пока оно невелико, но объем постоянно возрастает. Потенциал глобального потепления равен 23900 ед.
ГЛОБАЛЬНОЕ ПОТЕПЛЕНИЕ И ВОЗДЕЙСТВИЕ НА НЕГО ЧЕЛОВЕКА
Глобальное потепление - это постепенное увеличение средней температуры на нашей планете, вызванное повышением концентрации парниковых газов в атмосфере Земли.
По данным прямых климатических наблюдений (изменение температур в течение последних двухсот лет) средние температуры на Земле повысились, и хотя причины такого повышения все ещё являются предметом дискуссий, но одной из наиболее широко обсуждаемых и является антропогенный парниковый эффект. Антропогенное увеличение концентрации парниковых газов в атмосфере нарушает естественный тепловой баланс планеты, усиливает парникового эффекта, и как следствие, вызывает глобальное потепление.
Это процесс медленный и постепенный. Так, за последние 100 лет средняя температура Земли увеличилась всего на 1оС. Казалось бы, немного. Что же тогда вызывает тревогу мировой общественности и заставляет правительства многих стран принимать меры для уменьшения выбросов парниковых газов?
Во-первых, этого оказалось достаточно, чтобы вызвать таяние полярных льдов и повышение уровня мирового океана со всеми вытекающими последствиями.
А во-вторых, некоторые процессы легче запустить, чем остановить. Например, в результате таяния вечномерзлых пород субарктики в атмосферу попадает огромные количества метана, что еще больше усиливает парниковый эффект. А опреснение океана из-за таяния льдов вызовет изменение теплого течения Гольфстрим, что скажется на климате Европы. Таким образом, глобальное потепление спровоцирует изменения, которые, в свою очередь, ускорят изменение климата. Мы запустили цепную реакцию…
Насколько сильно воздействие человека на глобальное потепление?
Идея о значительном вкладе человечества в парниковый эффект (а значит и в глобальное потепление) поддерживается большинством правительств, ученых, общественных организаций и СМИ, но пока не является окончательно установленной истиной.
Одни утверждают, что: концентрация углекислого газа и метана в атмосфере с доиндустриального периода (с 1750 г.) увеличились на 34% и 160% соответственно. Причем такого уровня она не достигала в течение сотен тысяч лет. Это явно связано с ростом потребления топливных ресурсов и развитием промышленности. И подтверждается совпадением график роста концентрации углекислого газа с графиком роста температуры.
Другие возражают: в поверхностном слое Мирового океана растворено углекислого газа в 50-60 раз больше, чем в атмосфере. По сравнению с этим воздействие человека просто ничтожно. Кроме того, океан обладает способностью поглощать СО2 и тем самым компенсирует воздействие человека.
Однако в последнее время появляется все больше фактов в пользу влияния деятельности человека на глобальное изменение климата. Вот только некоторые из них.
южная часть мирового океана потеряла свою способность поглощать значительные количества углекислоты, и это еще больше ускорит глобальное потепление на планете
поток тепла, поступающего на Землю от Солнца, в последние пять лет сокращается, но на земле наблюдается не похолодание, а потепление…
Насколько повысится температура?
Согласно некоторым сценариям изменения климата к 2100 году среднемировая температура может вырасти на 1,4 - 5,8 градуса по Цельсию - если не будут приняты шаги по сокращению парниковых выбросов в атмосферу. Кроме того, периоды жаркой погоды могут стать более длительными и более экстремальными по температурам. При этом развитие ситуации будет очень сильно отличаться в зависимости от региона Земли, и эти различия предсказать чрезвычайно сложно. Например, для Европы предсказывают вначале не очень большой период похолодания в связи с замедлением и возможным изменением течения Гольфстрим.
ПОСЛЕДСТВИЯ ГЛОБАЛЬНОГО ПОТЕПЛЕНИЯ
Глобальное потепление сильно отразится на жизни некоторых животных. Например, белые медведи, тюлени и пингвины будут вынуждены сменить места своего обитания, так как полярные льды исчезнут. Многие виды животных и растений также исчезнут, не успев приспособиться к быстро изменяющейся среде обитания. 250 млн лет назад глобальное потепление убило три четверти всего живого на Земле
Глобальное потепление изменит климат в мировом масштабе. Ожидаются рост числа климатических катаклизмов, рост числа наводнений из-за ураганов, опустынивание и сокращение летних осадков на 15-20% в основных сельскохозяйственных районах, повышения уровня и температуры океана, границы природных зон сдвинутся к северу.
Более того, по некоторым прогнозам глобальное потепление вызовет наступление малого ледникового периода. В 19-м веке причиной такого похолодания было извержение вулканов, в нашем веке причина уже другая - опреснение мирового океана в результате таяния ледников
Как глобальное потепление отразится на человеке?
В краткосрочной перспективе: нехваткой питьевой воды, ростом числа инфекционных заболеваний, проблемами в сельском хозяйстве из-за засух, рост числа смертей в результате наводнений, ураганов, жары и засухи.
Самый серьезный удар может быть нанесен по беднейшим странам, которые меньше всех ответственны за обострение данной проблемы, и которым наименее всего готовы к изменению климат. Потепление и рост температур, в конце концов, могут повернуть вспять все, что было достигнуто трудом предыдущих поколений.
Разрушение устоявшихся и привычных систем ведения сельского хозяйства под воздействием засух, нерегулярных осадков и т.д. может реально поставить на грань голода примерно 600 млн человек. К 2080 году серьезную нехватку воды испытает 1,8 млрд человек. А в Азии и Китае из-за таяния ледников и изменения характера осадков может случиться экологический кризис.
Увеличение температуры на 1,5-4,5°С приведет к подъему уровня океана на 40-120 см (по некоторым расчетам до 5 метров). Это означает затопление многих малых островов и наводнения в прибрежных территориях. На территориях, подверженным наводнениям, окажутся около 100 млн жителей, более 300 млн людей будут вынуждены мигрировать, исчезнут некоторые государства (например, Нидерланды, Дания, часть Германии ).
Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) считает, что здоровье сотен миллионов человек может оказаться под угрозой в результате распространения малярии (из-за увеличения числа комаров на затопленных территориях), кишечных инфекций (из-за нарушения водопроводно-канализационных систем) и т.д.
В долгосрочной перспективе это может привести - к очередному этапу эволюции человека. Наши предки столкнулись с подобной проблемой, когда после ледникового периода температура резко поднялась на 10°С, но именно это привело к созданию нашей цивилизации.
Специалисты не располагают точными данными о том, каков вклад человечества в наблюдаемый рост температур на Земле и какой может быть цепная реакция.
Также неизвестно точное соотношение между ростом концентрации парниковых газов в атмосфере и ростом температур. Это одна из причин того, что прогнозы изменения температур так сильно разнятся. И это дает пищу скептикам: некоторые ученые считают проблему глобального потепления несколько преувеличенной, как и данные о росте средней температуры на Земле.
У ученых нет единого мнения по поводу того, каким может быть итоговый баланс позитивных и негативных эффектов изменения климата, и по какому сценарию будет дальше развиваться ситуация.
Ряд ученых полагают, что некоторые факторы могут ослабить эффект глобального потепления: с ростом температур ускорится рост растений, что позволит растениям забирать из атмосферы больше углекислого газа.
Другие же считают, что возможные негативные последствия глобального изменения климата недооценены:
засухи, циклоны, штормы и наводнения станут происходить чаще,
повышение температура мирового океана вызывает к тому же и увеличение силы ураганов,
скорость таяния ледников и повышение уровня океана также будут более быстрыми…. И это подтверждается данными новейших исследований.
Уже сейчас уровень океана увеличился на 4 см вместо прогнозированных 2 см, скорость таяния ледников выросла в 3 раза (толщина ледяного покрова уменьшилась на 60-70 см, а площадь нетающих льдов Северного ледовитого океана только за один 2005 год сократилась на 14%).
Возможно, деятельность человека уже обрекла ледяной покров на полное исчезновение, что может вылиться в несколько раз большее повышение уровня океана (на 5-7 метров вместо 40-60 см).
Более того, по некоторым данным глобальное потепление может наступить гораздо быстрее, чем считалось ранее из-за высвобождения углекислого газа из экосистем, в том числе из Мирового океана.
И, наконец, мы не должны забывать, что вслед за глобальным потепление может наступить глобальное похолодание.
Однако, каким бы не был сценарий, все говорит за то, что мы должны перестать играть в опасные игры с планетой и уменьшить свое воздействие на нее. Лучше переоценить опасность, чем недооценить ее.
МЕРЫ, НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ГЛОБАЛЬНОГО ПОТЕПЛЕНИЯ
Международное сообщество, признавая опасность, связанную с постоянным ростом выбросов парниковых газов в 1992 г. в Рио-де-Жанейро на Конференции ООН по окружающей среде и развитию договорилось о подписании Рамочной Конвенции ООН об изменении климата (РКИК).
В декабре 1997 г. в Киото (Япония) был принят Киотский протокол, который обязывает индустриально развитые страны сократить к 2008-2012 годам выбросы парниковых газов на 5% от уровня 1990 года, в том числе Европейский союз должен сократить выбросы тепличных газов на 8%, США - на 7%, Япония - на 6%. России и Украине достаточно, чтобы их выбросы не превышали уровень 1990 года, а 3 страны (Австралия, Исландия и Норвегия) могут даже увеличить свои выбросы, поскольку обладают лесами, поглощающими CO2 .
Для вступления Киотского протокола в силу необходимо, чтобы его ратифицировали государства, на долю которых приходится не менее 55 % выбросов парниковых газов. На сегодня протокол ратифицирован 161 страной мира (более 61 % общемировых выбросов). В России Киотский протокол ратифицирован в 2004 г. Заметным исключением стали США и Австралия, вносящие значительный вклад в парниковый эффект, но отказавшиеся ратифицировать протокол.
В 2007 году в Бали был подписан новый протокол, расширяющий перечень мер, которые необходимо предпринять для снижения антропогенного влияния на изменение климата.
Вот некоторые из них:
1. Уменьшить сжигание ископаемого топлива
Сегодня 80% энергии мы получаем из ископаемого топлива, сжигание которого что является основным источником парниковых газов.
2. Шире использовать возобновляемые источники энергии.
Солнечная и ветровая энергия, энергия биомассы и геотермальная энергия, энергия приливов и отливов - сегодня использование альтернативных источников энергии становиться ключевым фактором для долгосрочного устойчивого развития человечества.
3. Прекратить уничтожение экосистем!
Должны быть прекращены всякие нападки на нетронутые экосистемы. Естественные экосистемы поглощают СО2 и являются важным элементом в поддержании баланса СО2. Особенно хорошо с этим справляются леса. Но во многих регионах мира леса продолжают уничтожаться с катастрофической скоростью.
4. Снизить потери энергии при производстве и транспортировке энергии
Переход от крупномасштабной энергетики (ГЭС, ТЭЦ, АЭС) к мелким местным электростанциям позволит сократить потери энергии. При транспортировке энергии на дальнее расстояние может быть потеряно в пути до 50% энергии!
5. Использовать новые энергоэффективные технологии в промышленность
В настоящий момент КПД большинства используемых технологий составляет около 30%! Необходимо внедрять новые энергоэффективные технологии производства.
6. Снизить энергопотребление в строительном и жилищном секторе.
Должны быть приняты регламенты, предписывающие использовать при строительстве новых зданий энергоэффективные материалы и технологии, что позволит сократить потребление энергии в домах в несколько раз.
7. Новые законы и стимулы.
Должны быть приняты законы, облагающие повышенными налогами предприятия, превышающие лимиты выбросов СО2, и предусматривающие налоговые льготы производителям энергии от возобновляемых источников и энергоэффективных товаров. Перенаправить финансовые потоки на развитие именно этих технологий и производств.
8. Новые способы перемещения
Сегодня в больших городах выбросы автотранспорта составляет 60-80% всех выбросов. Необходимо поощрять использование новых экологически безопасных видов транспорта, поддерживать общественный транспорт, развивать инфраструктуры для велосипедистов.
studfiles.net
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 засух, суровых зим. В 1143 г. в Новгородской земле четыре месяца шли дожди. Самым тяжелым оказался XV в. – засухи сменились годами с сильными дождями, наводнениями и небывалыми грозами. Голод и эпидемии унесли десятки тысяч жителей. С XI по XVII в. – за семь столетий – на Руси в целом и в отдельных районах было 200 голодных лет, т.е. практически каждые 3–4 года (Борисенков Е.П., Пасецкий В.М. Экстремальные природные явления в русских летописях XI–XVII веков. Гидрометеоиздат, 1983.)
В целом эта ближайшая к нам эпоха похолодания, известная как малый ледниковый период, продолжалась до XIX в. и сменилась новым потеплением. Геологические и геофизические следы малого ледникового периода, как и письменные источники, говорят о том, что это было явление глобального характера – оно проявлялось в северном полушарии от Западной Европы до Китая, Японии и в Северной Америке. В южном полушарии следы похолодания не столь четки, но они тоже есть.
На графике изменения средней температуры воздуха у поверхности Земли для периода голоцена можно видеть, что после климатического оптимума в начале голоцена при всех последующих спадах и подъемах температуры отмечается общая тенденция к похолоданию.
Человек появился в эпоху кайнозойского оледенения. Сам человек и его человекообразные предки относятся к семейству гоминид. В Южной и Восточной Африке найдены остатки гоминид, известные как австралопитеки, которых считают прямыми предками человека. Возраст этих находок около 5 млн лет. Последующая эволюция около 2–3 млн лет назад привела австралопитеков к разделению на так называемых массивных австралопитеков, которые затем вымерли, и на гоминид, известных как гомо габилис – человек умелый, а затем как гомо эректус – человек прямоходящий. С появлением человека умелого совпадают и самые первые находки примитивных орудий труда в слоях возрастом 2,2–2,0 млн лет, а также первые признаки использования огня. На следующих этапах эволюции сформировался современный человек.
Становление и развитие гомо сапиенс – человека разумного – происходило на фоне смены ледниковых периодов и межледниковых, когда колебания температуры за промежутки времени в десятки тысяч лет были соизмеримы с изменениями температуры за десятки миллионов лет кайнозойской эры. Именно в это чрезвычайно изменчивое время человек быстро развивался даже в самых суровых условиях, вблизи кромки наступающих ледников, о чем рассказывают разнообразные археологические находки. В условиях последнего валдайского ледникового периода человек широко расселился по планете, воспользовавшись в том числе коротким интервалом отступления Лаврентийского ледникового покрова, чтобы 25 тыс. лет назад по коридору между ним и Кордильерским ледниковым щитом проникнуть через Северную Америку в Центральную и Южную.
Весь наш современный исторический мир полностью укладывается в рамки последнего геологического интервала – голоцена. За короткий, с геологической точки зрения – почти мгновенный, промежуток времени человек стал ведущим звеном природы. Численность людей неимоверно возросла, мощь их орудий труда уже начинают сравнивать с мощностью потока солнечной энергии к Земле, но зависимость человека от колебаний климата во многих отношениях осталась почти такой же, как в библейские времена. <...> (С. 97–101)
Современное изменение климата
<...> Инструментальные наблюдения за климатом, развернувшиеся в XIX в., зарегистрировали начало потепления, которое продолжалось до первой половины XX в. Но это потепление было обнаружено не сразу. Советский океанолог Н.М. Книпович в 1921 г. выявил, что воды Баренцева моря стали заметно теплее. В 20-х годах появилось много сообщений о признаках потепления в Арктике. Сначала даже считалось, что это потепление касается только Арктической области. Такой термин, как “потепление Арктики в 30-х годах”, и сейчас нередок в художественной и даже научной литературе. Однако более поздний анализ привел к выводу, что это было глобальное потепление. Значительно раньше, чем климатологи, потепление заметили гляциологи, которые уже к концу XIX в. установили заметное отступление ледников в Альпах, на Кавказе, в Скалистых горах Северной Америки.
Изменение температуры воздуха в период потепления лучше всего изучено в северном полушарии, где в этот период было сравнительно много метеорологических станций. Тем не менее и в южном полушарии оно было выявлено достаточно уверенно. Особенностью потепления было то, что в высоких полярных широтах северного полушария оно было выражено более четко и ярко. Для отдельных районов Арктики повышение температуры было весьма внушительным. Так, в Западной Гренландии она повысилась на 5 °С, а на Шпицбергене даже на 8–9 °С за период от 1912–1926 гг. до конца 30-х годов.
Наибольшее глобальное повышение средней температуры у поверхности Земли во время кульминации потепления составляло всего 0,6 °С, но даже с таким небольшим изменением – на порядок меньшим, чем в период от ледниковой к межледниковой обстановке, и в несколько раз меньшим, чем в ближайшем климатическом оптимуме и во время малого ледникового периода, – было связано заметное изменение климатической системы.
На потепление бурно реагировали горные ледники, которые повсеместно отступали, причем величина отступания исчислялась сотнями метров. На Кавказе, например, общая площадь оледенения сократилась за это время на 10%, а толщина льда в ледниках уменьшилась на 50–100 м. Существовавшие в Арктике сложенные льдом острова растаяли, и на их месте остались лишь подводные отмели. Ледяной покров Северного Ледовитого океана сильно сократился, что позволило обычным судам заплывать в высокие широты: в 1925 г. парусная шхуна смогла обогнуть Шпицберген, а в 1932 г. известный советский океанолог Н.Н. Зубов на небольшом боте обошел вокруг Земли Франца-Иосифа. Такая обстановка в Арктике способствовала освоению Северного морского пути, позволяя обычным неледокольным судам совершать сквозное плавание по нему в течение одной навигации. В целом общая площадь морских льдов в период навигации в это время сократилось более чем на 10% по сравнению с XIX в., т.е. почти на 1 млн км2 . К 1940 г. по сравнению с началом ХХ в. в Гренландском море ледовитость сократилась вдвое, а в Баренцевом почти на 30%.
Повсюду происходило отступание границы многолетней мерзлоты на север. В европейской части СССР она местами отступала на сотни километров, увеличилась глубина протаивания мерзлых грунтов, а температура мерзлой толщи повысилась на 1,5–2 °С.
Потепление сопровождалось изменением увлажненности отдельных районов. Советский климатолог О.А. Дроздов выявил, что в эпоху потепления 30-х годов в районах недостаточного увлажнения возросло количество засух, охватывающих большие территории. Такие засухи отмечались в СССР, а также в Соединенных Штатах, где они известны как знаменитые засухи 30-х годов под наименованием “даст боул”, что в переводе с английского означает “пыльный котел”. Сравнение холодного периода с 1815 по 1919 г. и теплого с 1920 по 1976 г., показало, что каждые десять лет в первый период наблюдалась одна крупная засуха, тогда как во второй – две. В период потепления из-за уменьшения количества осадков произошло значительное падение уровня Каспийского моря и ряда других внутренних водоемов.
Потепление повлекло за собой изменение границ распространения многих животных. В Гренландии стал гнездоваться сизоголовый дрозд, в Испании появились ласточки и скворцы. Перелетные птицы весной стали появляться в среднем на 10 дней раньше. Потепление океанических вод, особенно заметное на севере, привело к изменению мест нереста и откорма промысловых рыб.
Н.М. Книпович в связи с такими явлениями отметил, что “в какие-нибудь полтора десятка лет и даже более короткий промежуток времени произошли такие изменения в распределении представителей морской фауны, какие связываются обыкновенно с представлением о долгих геологических промежутках”.
После 40-х годов стала проявляться тенденция к похолоданию. Льды в северном полушарии стали снова наступать. В первую очередь это выразилось в росте площади ледяного покрова Северного Ледовитого океана. С начала 40-х и до конца 60-х годов площадь льда в арктическом бассейне возросла на 10%. Горные ледники в Альпах и на Кавказе, а также в горах Северной Америки, ранее быстро отступавшие, или замедляли отступление, или даже начали снова наступать.
В 60-е и 70-е годы возрастает число климатических аномалий. Это были суровая зима 1967/68 г. в СССР и три суровые зимы с 1972 по 1977 г. в Соединенных Штатах. В этот же период в Европе отмечается серия очень мягких зим. В Восточной Европе в 1972 г. – очень сильная засуха, а в 1976 г. – на редкость дождливое лето. Из других аномалий можно вспомнить необычайно большое количество айсбергов у берегов Ньюфаундленда в летние периоды 1971–1973 гг., частые и сильные штормы в Северном море между 1972 и 1976 г. Но аномалии охватили не только умеренную зону северного полушария. С 1968 по 1973 г. длилась сильнейшая засуха в Сахеле и Африке. Дважды, в 1976 и 1979 г., сильные заморозки губят кофейные плантации в Бразилии. В Японии по данным метеорологических наблюдений установлено, что за десятилетие 1961–1972 гг. число месяцев с необычно низкими значениями температуры было вдвое больше, чем с высокими значениями, а число месяцев с недостаточными осадками также почти вдвое превышало число месяцев с избытком осадков. На карте климатических аномалий для 1972 г. видно, что аномалии охватывали больше половины территории суши и проявлялись как в северном, так и в южном полушариях.
Начало 80-х годов также ознаменовалось серьезными и обширными аномалиями. Зима 1981/82 г. в Соединенных Штатах и Канаде была одной из самых холодных. Термометры показывали температуру воздуха более низкую, чем в последние несколько десятилетий, а в 75 городах, в том числе в Чикаго, морозы побили все предыдущие рекорды. 230 американцев погибли от холода. Зимой 1983/84 г. снова отмечались очень низкие температуры на обширных территориях в Соединенных Штатах, в том числе во Флориде. На редкость холодной была зима в Великобритании.
В Австралии летом 1982/83 г. была одна из самых драматических засух за всю историю континента, получившая название “великая сушь”. Она охватила всю восточную и южную часть континента и сопровождалась сильными лесными пожарами. В то же время Китай заливали дожди, продолжавшиеся три месяца. В Индии задержался сезон муссонных дождей. В Индонезии и на Филиппинах свирепствовали засухи. Над Тихим океаном пронеслись сильнейшие тайфуны. Побережье Южной Америки и засушливый Средний Запад США оказались залитыми дождями, которые затем сменились засухой. <...> (С. 101–105)
Печатается по тексту:
Лосев К.С. Климат : вчера, сегодня... и завтра? Л.: Гидрометеоиздат, 1985.
Периодическая печать о проблемах климата
Природа , 1992. № 6. Новости науки. С. 117.
<...> Все вулканы Земли ежегодно поставляют в окружающую среду от 130 до 175 млн т диоксида углерода, а индустриальная деятельность – 22 млрд т диоксида углерода в год.
Самый крупный поставщик диоксида углерода из вулканов – Этна: 25 млн т/год, что эквивалентно 4 ТЭЦ мощностью по 1 ГВт.
Обычно один действующий вулкан дает 1,3 млн т диоксида углерода.<...>
Наука и жизнь . 1990. № 4. С. 39. “Океан поднимается” (О чем пишут научно-популярные журналы мира).
<...> ...Последние 100 лет вода поднимается в среднем на 1,2 миллиметра в год. <...>
<...> ...В диапазоне 10–20 градусов Цельсия при нагревании на один градус литр воды увеличивается в объеме на 0,15 кубического сантиметра. Немного, но при пересчете на объем Мирового океана (1307,5 кубического километра) цифры становятся вполне чувствительными.<...>
Нью-Йорк Таймс, недельное обозрение “Наука”. 1993. 14–27 сентября.
Первая расцветшая в мире империя засохла на корню
<...> Аккадцы под предводительством Саргона установили контроль над городами по берегам реки Евфрат и над плодородными долинами к северу – теперь это Сирия, Ирак и, частично, юг Турции. Но всего лишь столетие продолжалось процветание, после чего Аккадская империя рухнула, а причины столь неожиданного крушения исторической наукой были утеряны.
Аккадская империя, полагают, была поражена 300-летней засухой, которая буквально иссушила и обезводила это могучее государство. Микроскопические исследования увлажненности почв показали, что засуха пришла внезапно, а последствия оказались крайне тяжелыми: Великая сушь началась примерно в 2200 г. до н.э.
Аккадские города на плодородной северной равнине были покинуты их жителями. Тексты, выбитые на глиняных табличках, рассказывают о массовых единовременных переселениях на юг. Такие миграции, приведшие к удвоению населенности южных городов, довели до нехватки пищи и воды, а недостаточность пищевых и водных ресурсов обернулась внутренней борьбой и, в конечном счете, падением династии, основанной Саргоном. <...>
<...> ...Связь между резкими изменениями климата и упадком владычества Аккада представляется завершающим штрихом к картине всеобъемлющего и вездесущего экологического кризиса, погубившего в те века многие общества по всему Среднему Востоку.
Исполинские извержения вулканов, случившиеся на территории нынешней Турции в самом начале Великой суши, говорят ученые, вряд ли способны были запустить столь затянувшееся изменение климата.<...>
Природа. 1993. № 8.
Подборка информационных материалов, отражающих последние достижения климатологии, под общим заголовком: “Климат: проблемы изучения и прогнозирования”. (С. 94–105)
Оценка состояния климата Земли
<...> За последнее столетие средние температуры земной поверхности повысились на 0,3–0,6 °С; уровень Мирового океана поднялся в среднем на 10–20 см; начиная с 1973 г. среднегодовая площадь снегового покрова в северном полушарии сократилась на 8%. <...>
<...> ...Если человечество <...> не примет мер по ограничению выброса парниковых газов, средние температуры на поверхности планеты будут расти примерно на 0,3 °С в десятилетие (возможная ошибка в пределах 0,2–0,5 °С), а уровень моря только за счет теплового расширения вод – подниматься на 2–4 см в десятилетие.<...>
Что за потеплением – подъем или падение уровня океана?
<...> ...Во время глобального потепления Антарктическое оледенение не сокращалось, а, напротив, разрасталось. <...>
<...> ...И в наше время, несмотря на глобальное потепление (за столетие – примерно на 0,6 °С), снеговая линия в Канадской Арктике, на о. Баффина и на Аляске продвигается к югу, а увеличение мощности Гренландского оледенения должно приводить к падению (а не повышению!) уровня Мирового океана примерно на 0,45 мм/год <...>
<...> ...Горные ледники начали отступать около 100 лет назад; то же можно сказать и о некоторых районах Антарктического полуострова <...>
<...> ...В прошлом масштабы оледенения возрастали как раз в периоды потепления, а не похолодания. <...>
Солнечная активность и климат
<...> ...За столетний период с 1880 по 1990 г. – общее потепление составило 0,8 °С.<...>
<...> ...Количество выделяемой Солнцем энергии в большей степени зависит от длительности цикла, чем от числа пятен.
Надежная согласованность между вариациями солнечной активности и климатическими изменениями, происшедшими после 1750 г., достигается лишь при учете парникового эффекта. Хотя в период с 1750 по 1850 г. из двух этих процессов доминировала солнечная активность, затем положение стало меняться в пользу химического состава атмосферы, т.е. парникового эффекта. <...>
Состоится ли потепление?
<...> С решительным опровержением утверждений большинства математических моделей, что к середине ХХI в. удвоение количества диоксида углерода в атмосфере приведет к повышению средней температуры на Земле в пределах от 1,5 до 4,5 °С, выступил климатолог Д. Линдзен (Массачусетский технологический институт, Кембридж, США). <...>
<...> ...Глобальные температуры весьма слабо зависят как от изменения общей солнечной радиации, так и от количества парниковых газов в атмосфере; главным образом климат зависит от распределения поступающей солнечной энергии, а не от ее количества, перемены же в атмосферной концентрации диоксида углерода на это не влияют. Примером такого отчетливого воздействия служат “биения” земной орбиты (описанные югославским геофизиком Миланковичем) <...>
<...> Линдзен утверждает, что через полвека реальные климатические сдвиги либо окажутся близки к нулю, либо едва достигнут 1,5 °С. <...>
<...> ...Недавние работы в области физики облаков свидетельствуют об их охлаждающей роли в тепловом балансе Земли.
Т. Палмер (Ридинг, Великобритания) призывает различать термины “парниковый эффект” и “глобальное потепление”: по его мнению, потепление, которое отмечается в последнее десятилетие и включает четыре из пяти самых теплых года за всю историю наблюдений, не связано с изменениями в концентрации диоксида углерода. <...>
Извержение: к потеплению или похолоданию?
<...> ...Извержение вулкана Пинатубо на Филиппинах в 1991 г. привело к охлаждению поверхности Земли в среднем на 0,5 °С. <...>
<...> ...Ход температур земной поверхности в ближайшие месяцы после 12 крупнейших извержений, начиная с Кракатау в 1883 г. до Пинатубо в 1991 г., точно соответствует разработанной математической модели (А. Робок и Мао Цзяньпин; Университет штата Мэриленд, США), учитывающей региональные потепления стратосферы. Этим, по мнению авторов модели, и объясняется тот факт, что в 1991–1992 гг. зима в Евразии и Северной Америке была весьма теплой, а на Ближнем Востоке стояли сильные холода. <...>
Последствия грядущего потепления для Юго-Восточной Азии
<...> На основе накопившихся за последние годы данных принято, что к 2090 г. потепление приведет к несколько большему повышению уровня моря – на 1 м против 60 см, учитывавшихся в предыдущих моделях. По новому прогнозу, средняя температура к концу изучаемого периода поднимется в Индонезии на 3 °С, в Малайзии – на 3–4 °С, в Таиланде – на 3–6 °С.
На северо-западе Явы наступление соленых морских вод может сократить урожай риса на 270 тыс. т/год (90% нынешней урожайности).
Потепление увеличит потребность в воде для ирригации и снизит возможности выращивания двух урожаев в год на одной площади.
<...> ...Выход тропических ураганов в странах этого региона станет более частым явлением. <...>
Как изменится климат Африки
<...> Площадь Африки, классифицируемая с 1931 г. как засушливая и сверхзасушливая, увеличилась почти на 54 млн га, что составляет 1,8% площади всего континента. Влажная зона потеряла при этом 26 млн га. <...>
<...> ...Основной климатический сдвиг состоит в переходе от полупустынь к пустыням и от засушливых районов к сверхзасушливым условиям <...>
Лишь 2% территории стали более влажными. <...>
www.litsoch.ru
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.1/100части 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.1/10части 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*1018г. Эта масса в основном находится на суше, в океане ее на порядок меньше – 3,2*1017г. <...> (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 засух, суровых зим. В 1143 г. в Новгородской земле четыре месяца шли дожди. Самым тяжелым оказался XV в. – засухи сменились годами с сильными дождями, наводнениями и небывалыми грозами. Голод и эпидемии унесли десятки тысяч жителей. С XI по XVII в. – за семь столетий – на Руси в целом и в отдельных районах было 200 голодных лет, т.е. практически каждые 3–4 года (Борисенков Е.П., Пасецкий В.М. Экстремальные природные явления в русских летописях XI–XVII веков. Гидрометеоиздат, 1983.)
В целом эта ближайшая к нам эпоха похолодания, известная как малый ледниковый период, продолжалась до XIX в. и сменилась новым потеплением. Геологические и геофизические следы малого ледникового периода, как и письменные источники, говорят о том, что это было явление глобального характера – оно проявлялось в северном полушарии от Западной Европы до Китая, Японии и в Северной Америке. В южном полушарии следы похолодания не столь четки, но они тоже есть.
На графике изменения средней температуры воздуха у поверхности Земли для периода голоцена можно видеть, что после климатического оптимума в начале голоцена при всех последующих спадах и подъемах температуры отмечается общая тенденция к похолоданию.
Человек появился в эпоху кайнозойского оледенения. Сам человек и его человекообразные предки относятся к семейству гоминид. В Южной и Восточной Африке найдены остатки гоминид, известные как австралопитеки, которых считают прямыми предками человека. Возраст этих находок около 5 млн лет. Последующая эволюция около 2–3 млн лет назад привела австралопитеков к разделению на так называемых массивных австралопитеков, которые затем вымерли, и на гоминид, известных как гомо габилис – человек умелый, а затем как гомо эректус – человек прямоходящий. С появлением человека умелого совпадают и самые первые находки примитивных орудий труда в слоях возрастом 2,2–2,0 млн лет, а также первые признаки использования огня. На следующих этапах эволюции сформировался современный человек.
Становление и развитие гомо сапиенс – человека разумного – происходило на фоне смены ледниковых периодов и межледниковых, когда колебания температуры за промежутки времени в десятки тысяч лет были соизмеримы с изменениями температуры за десятки миллионов лет кайнозойской эры. Именно в это чрезвычайно изменчивое время человек быстро развивался даже в самых суровых условиях, вблизи кромки наступающих ледников, о чем рассказывают разнообразные археологические находки. В условиях последнего валдайского ледникового периода человек широко расселился по планете, воспользовавшись в том числе коротким интервалом отступления Лаврентийского ледникового покрова, чтобы 25 тыс. лет назад по коридору между ним и Кордильерским ледниковым щитом проникнуть через Северную Америку в Центральную и Южную.
Весь наш современный исторический мир полностью укладывается в рамки последнего геологического интервала – голоцена. За короткий, с геологической точки зрения – почти мгновенный, промежуток времени человек стал ведущим звеном природы. Численность людей неимоверно возросла, мощь их орудий труда уже начинают сравнивать с мощностью потока солнечной энергии к Земле, но зависимость человека от колебаний климата во многих отношениях осталась почти такой же, как в библейские времена. <...> (С. 97–101)
Современное изменение климата
<...> Инструментальные наблюдения за климатом, развернувшиеся в XIX в., зарегистрировали начало потепления, которое продолжалось до первой половины XX в. Но это потепление было обнаружено не сразу. Советский океанолог Н.М. Книпович в 1921 г. выявил, что воды Баренцева моря стали заметно теплее. В 20-х годах появилось много сообщений о признаках потепления в Арктике. Сначала даже считалось, что это потепление касается только Арктической области. Такой термин, как “потепление Арктики в 30-х годах”, и сейчас нередок в художественной и даже научной литературе. Однако более поздний анализ привел к выводу, что это было глобальное потепление. Значительно раньше, чем климатологи, потепление заметили гляциологи, которые уже к концу XIX в. установили заметное отступление ледников в Альпах, на Кавказе, в Скалистых горах Северной Америки.
Изменение температуры воздуха в период потепления лучше всего изучено в северном полушарии, где в этот период было сравнительно много метеорологических станций. Тем не менее и в южном полушарии оно было выявлено достаточно уверенно. Особенностью потепления было то, что в высоких полярных широтах северного полушария оно было выражено более четко и ярко. Для отдельных районов Арктики повышение температуры было весьма внушительным. Так, в Западной Гренландии она повысилась на 5 °С, а на Шпицбергене даже на 8–9 °С за период от 1912–1926 гг. до конца 30-х годов.
Наибольшее глобальное повышение средней температуры у поверхности Земли во время кульминации потепления составляло всего 0,6 °С, но даже с таким небольшим изменением – на порядок меньшим, чем в период от ледниковой к межледниковой обстановке, и в несколько раз меньшим, чем в ближайшем климатическом оптимуме и во время малого ледникового периода, – было связано заметное изменение климатической системы.
На потепление бурно реагировали горные ледники, которые повсеместно отступали, причем величина отступания исчислялась сотнями метров. На Кавказе, например, общая площадь оледенения сократилась за это время на 10%, а толщина льда в ледниках уменьшилась на 50–100 м. Существовавшие в Арктике сложенные льдом острова растаяли, и на их месте остались лишь подводные отмели. Ледяной покров Северного Ледовитого океана сильно сократился, что позволило обычным судам заплывать в высокие широты: в 1925 г. парусная шхуна смогла обогнуть Шпицберген, а в 1932 г. известный советский океанолог Н.Н. Зубов на небольшом боте обошел вокруг Земли Франца-Иосифа. Такая обстановка в Арктике способствовала освоению Северного морского пути, позволяя обычным неледокольным судам совершать сквозное плавание по нему в течение одной навигации. В целом общая площадь морских льдов в период навигации в это время сократилось более чем на 10% по сравнению с XIX в., т.е. почти на 1 млн км2. К 1940 г. по сравнению с началом ХХ в. в Гренландском море ледовитость сократилась вдвое, а в Баренцевом почти на 30%.
Повсюду происходило отступание границы многолетней мерзлоты на север. В европейской части СССР она местами отступала на сотни километров, увеличилась глубина протаивания мерзлых грунтов, а температура мерзлой толщи повысилась на 1,5–2 °С.
Потепление сопровождалось изменением увлажненности отдельных районов. Советский климатолог О.А. Дроздов выявил, что в эпоху потепления 30-х годов в районах недостаточного увлажнения возросло количество засух, охватывающих большие территории. Такие засухи отмечались в СССР, а также в Соединенных Штатах, где они известны как знаменитые засухи 30-х годов под наименованием “даст боул”, что в переводе с английского означает “пыльный котел”. Сравнение холодного периода с 1815 по 1919 г. и теплого с 1920 по 1976 г., показало, что каждые десять лет в первый период наблюдалась одна крупная засуха, тогда как во второй – две. В период потепления из-за уменьшения количества осадков произошло значительное падение уровня Каспийского моря и ряда других внутренних водоемов.
Потепление повлекло за собой изменение границ распространения многих животных. В Гренландии стал гнездоваться сизоголовый дрозд, в Испании появились ласточки и скворцы. Перелетные птицы весной стали появляться в среднем на 10 дней раньше. Потепление океанических вод, особенно заметное на севере, привело к изменению мест нереста и откорма промысловых рыб.
Н.М. Книпович в связи с такими явлениями отметил, что “в какие-нибудь полтора десятка лет и даже более короткий промежуток времени произошли такие изменения в распределении представителей морской фауны, какие связываются обыкновенно с представлением о долгих геологических промежутках”.
После 40-х годов стала проявляться тенденция к похолоданию. Льды в северном полушарии стали снова наступать. В первую очередь это выразилось в росте площади ледяного покрова Северного Ледовитого океана. С начала 40-х и до конца 60-х годов площадь льда в арктическом бассейне возросла на 10%. Горные ледники в Альпах и на Кавказе, а также в горах Северной Америки, ранее быстро отступавшие, или замедляли отступление, или даже начали снова наступать.
В 60-е и 70-е годы возрастает число климатических аномалий. Это были суровая зима 1967/68 г. в СССР и три суровые зимы с 1972 по 1977 г. в Соединенных Штатах. В этот же период в Европе отмечается серия очень мягких зим. В Восточной Европе в 1972 г. – очень сильная засуха, а в 1976 г. – на редкость дождливое лето. Из других аномалий можно вспомнить необычайно большое количество айсбергов у берегов Ньюфаундленда в летние периоды 1971–1973 гг., частые и сильные штормы в Северном море между 1972 и 1976 г. Но аномалии охватили не только умеренную зону северного полушария. С 1968 по 1973 г. длилась сильнейшая засуха в Сахеле и Африке. Дважды, в 1976 и 1979 г., сильные заморозки губят кофейные плантации в Бразилии. В Японии по данным метеорологических наблюдений установлено, что за десятилетие 1961–1972 гг. число месяцев с необычно низкими значениями температуры было вдвое больше, чем с высокими значениями, а число месяцев с недостаточными осадками также почти вдвое превышало число месяцев с избытком осадков. На карте климатических аномалий для 1972 г. видно, что аномалии охватывали больше половины территории суши и проявлялись как в северном, так и в южном полушариях.
Начало 80-х годов также ознаменовалось серьезными и обширными аномалиями. Зима 1981/82 г. в Соединенных Штатах и Канаде была одной из самых холодных. Термометры показывали температуру воздуха более низкую, чем в последние несколько десятилетий, а в 75 городах, в том числе в Чикаго, морозы побили все предыдущие рекорды. 230 американцев погибли от холода. Зимой 1983/84 г. снова отмечались очень низкие температуры на обширных территориях в Соединенных Штатах, в том числе во Флориде. На редкость холодной была зима в Великобритании.
В Австралии летом 1982/83 г. была одна из самых драматических засух за всю историю континента, получившая название “великая сушь”. Она охватила всю восточную и южную часть континента и сопровождалась сильными лесными пожарами. В то же время Китай заливали дожди, продолжавшиеся три месяца. В Индии задержался сезон муссонных дождей. В Индонезии и на Филиппинах свирепствовали засухи. Над Тихим океаном пронеслись сильнейшие тайфуны. Побережье Южной Америки и засушливый Средний Запад США оказались залитыми дождями, которые затем сменились засухой. <...> (С. 101–105)
Печатается по тексту:
Лосев К.С.Климат : вчера, сегодня... и завтра? Л.: Гидрометеоиздат, 1985.
Периодическая печать о проблемах климата
Природа, 1992. № 6. Новости науки. С. 117.
<...> Все вулканы Земли ежегодно поставляют в окружающую среду от 130 до 175 млн т диоксида углерода, а индустриальная деятельность – 22 млрд т диоксида углерода в год.
Самый крупный поставщик диоксида углерода из вулканов – Этна: 25 млн т/год, что эквивалентно 4 ТЭЦ мощностью по 1 ГВт.
Обычно один действующий вулкан дает 1,3 млн т диоксида углерода.<...>
Наука и жизнь. 1990. № 4. С. 39. “Океан поднимается” (О чем пишут научно-популярные журналы мира).
<...> ...Последние 100 лет вода поднимается в среднем на 1,2 миллиметра в год. <...>
<...> ...В диапазоне 10–20 градусов Цельсия при нагревании на один градус литр воды увеличивается в объеме на 0,15 кубического сантиметра. Немного, но при пересчете на объем Мирового океана (1307,5 кубического километра) цифры становятся вполне чувствительными.<...>
Нью-Йорк Таймс,недельное обозрение “Наука”. 1993. 14–27 сентября.
Первая расцветшая в мире империя засохла на корню
<...> Аккадцы под предводительством Саргона установили контроль над городами по берегам реки Евфрат и над плодородными долинами к северу – теперь это Сирия, Ирак и, частично, юг Турции. Но всего лишь столетие продолжалось процветание, после чего Аккадская империя рухнула, а причины столь неожиданного крушения исторической наукой были утеряны.
Аккадская империя, полагают, была поражена 300-летней засухой, которая буквально иссушила и обезводила это могучее государство. Микроскопические исследования увлажненности почв показали, что засуха пришла внезапно, а последствия оказались крайне тяжелыми: Великая сушь началась примерно в 2200 г. до н.э.
Аккадские города на плодородной северной равнине были покинуты их жителями. Тексты, выбитые на глиняных табличках, рассказывают о массовых единовременных переселениях на юг. Такие миграции, приведшие к удвоению населенности южных городов, довели до нехватки пищи и воды, а недостаточность пищевых и водных ресурсов обернулась внутренней борьбой и, в конечном счете, падением династии, основанной Саргоном. <...>
<...> ...Связь между резкими изменениями климата и упадком владычества Аккада представляется завершающим штрихом к картине всеобъемлющего и вездесущего экологического кризиса, погубившего в те века многие общества по всему Среднему Востоку.
Исполинские извержения вулканов, случившиеся на территории нынешней Турции в самом начале Великой суши, говорят ученые, вряд ли способны были запустить столь затянувшееся изменение климата.<...>
Природа.1993. № 8.
Подборка информационных материалов, отражающих последние достижения климатологии, под общим заголовком: “Климат: проблемы изучения и прогнозирования”. (С. 94–105)
Оценка состояния климата Земли
<...> За последнее столетие средние температуры земной поверхности повысились на 0,3–0,6 °С; уровень Мирового океана поднялся в среднем на 10–20 см; начиная с 1973 г. среднегодовая площадь снегового покрова в северном полушарии сократилась на 8%. <...>
<...> ...Если человечество <...> не примет мер по ограничению выброса парниковых газов, средние температуры на поверхности планеты будут расти примерно на 0,3 °С в десятилетие (возможная ошибка в пределах 0,2–0,5 °С), а уровень моря только за счет теплового расширения вод – подниматься на 2–4 см в десятилетие.<...>
Что за потеплением – подъем или падение уровня океана?
<...> ...Во время глобального потепления Антарктическое оледенение не сокращалось, а, напротив, разрасталось. <...>
<...> ...И в наше время, несмотря на глобальное потепление (за столетие – примерно на 0,6 °С), снеговая линия в Канадской Арктике, на о. Баффина и на Аляске продвигается к югу, а увеличение мощности Гренландского оледенения должно приводить к падению (а не повышению!) уровня Мирового океана примерно на 0,45 мм/год <...>
<...> ...Горные ледники начали отступать около 100 лет назад; то же можно сказать и о некоторых районах Антарктического полуострова <...>
<...> ...В прошлом масштабы оледенения возрастали как раз в периоды потепления, а не похолодания. <...>
Солнечная активность и климат
<...> ...За столетний период с 1880 по 1990 г. – общее потепление составило 0,8 °С.<...>
<...> ...Количество выделяемой Солнцем энергии в большей степени зависит от длительности цикла, чем от числа пятен.
Надежная согласованность между вариациями солнечной активности и климатическими изменениями, происшедшими после 1750 г., достигается лишь при учете парникового эффекта. Хотя в период с 1750 по 1850 г. из двух этих процессов доминировала солнечная активность, затем положение стало меняться в пользу химического состава атмосферы, т.е. парникового эффекта. <...>
Состоится ли потепление?
<...> С решительным опровержением утверждений большинства математических моделей, что к середине ХХI в. удвоение количества диоксида углерода в атмосфере приведет к повышению средней температуры на Земле в пределах от 1,5 до 4,5 °С, выступил климатолог Д. Линдзен (Массачусетский технологический институт, Кембридж, США). <...>
<...> ...Глобальные температуры весьма слабо зависят как от изменения общей солнечной радиации, так и от количества парниковых газов в атмосфере; главным образом климат зависит от распределения поступающей солнечной энергии, а не от ее количества, перемены же в атмосферной концентрации диоксида углерода на это не влияют. Примером такого отчетливого воздействия служат “биения” земной орбиты (описанные югославским геофизиком Миланковичем) <...>
<...> Линдзен утверждает, что через полвека реальные климатические сдвиги либо окажутся близки к нулю, либо едва достигнут 1,5 °С. <...>
<...> ...Недавние работы в области физики облаков свидетельствуют об их охлаждающей роли в тепловом балансе Земли.
Т. Палмер (Ридинг, Великобритания) призывает различать термины “парниковый эффект” и “глобальное потепление”: по его мнению, потепление, которое отмечается в последнее десятилетие и включает четыре из пяти самых теплых года за всю историю наблюдений, не связано с изменениями в концентрации диоксида углерода. <...>
Извержение: к потеплению или похолоданию?
<...> ...Извержение вулкана Пинатубо на Филиппинах в 1991 г. привело к охлаждению поверхности Земли в среднем на 0,5 °С. <...>
<...> ...Ход температур земной поверхности в ближайшие месяцы после 12 крупнейших извержений, начиная с Кракатау в 1883 г. до Пинатубо в 1991 г., точно соответствует разработанной математической модели (А. Робок и Мао Цзяньпин; Университет штата Мэриленд, США), учитывающей региональные потепления стратосферы. Этим, по мнению авторов модели, и объясняется тот факт, что в 1991–1992 гг. зима в Евразии и Северной Америке была весьма теплой, а на Ближнем Востоке стояли сильные холода. <...>
Последствия грядущего потепления для Юго-Восточной Азии
<...> На основе накопившихся за последние годы данных принято, что к 2090 г. потепление приведет к несколько большему повышению уровня моря – на 1 м против 60 см, учитывавшихся в предыдущих моделях. По новому прогнозу, средняя температура к концу изучаемого периода поднимется в Индонезии на 3 °С, в Малайзии – на 3–4 °С, в Таиланде – на 3–6 °С.
На северо-западе Явы наступление соленых морских вод может сократить урожай риса на 270 тыс. т/год (90% нынешней урожайности).
Потепление увеличит потребность в воде для ирригации и снизит возможности выращивания двух урожаев в год на одной площади.
<...> ...Выход тропических ураганов в странах этого региона станет более частым явлением. <...>
Как изменится климат Африки
<...> Площадь Африки, классифицируемая с 1931 г. как засушливая и сверхзасушливая, увеличилась почти на 54 млн га, что составляет 1,8% площади всего континента. Влажная зона потеряла при этом 26 млн га. <...>
<...> ...Основной климатический сдвиг состоит в переходе от полупустынь к пустыням и от засушливых районов к сверхзасушливым условиям <...>
Лишь 2% территории стали более влажными. <...>
superbotanik.net
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.Поэтому была разработана программа, которая должна привести к достижению ряда главных целей. Во-первых, вся планета перейдет на жесткие стандарты энергосбережения, подобные тем, которые в настоящее время в США действуют только в Калифорнии. Так жев программе ООН рассматриваются экологические проблемы на различных территориях, проблемы здоровья и благосостояния человека, охрана наземных экосистем, Мирового океана, растительности, диких животных, экологические вопросы энергетики, а также экологическое образование и информация, торговые, экономические и технологические аспекты. В программе ВОЗ специальным разделом включены исследования по охране окружающей среды и её влиянию на здоровье человека. Большое внимание уделяется возможности повышения уровня заболеваемости уже известными инфекциями (малярия и другие природно-очаговые инфекции), а также возможности появления новых инфекций. Программа ВМО предусматривает разработку методов долгосрочного прогнозирования возможных изменений климата и его влияния на человека, а также влияние на климат различных факторов. Практическое значение программы состоит в том, что она поможет народам использовать данные о климате при планировании и регулировании всех сторон человеческой деятельности. Программа МСОППР обобщает опыт всех стран в области охраны природы, определяет основные экологические проблемы современности и предлагает систему рациональных методов управления ресурсами биосферы. Программа ВСП координирует деятельность всех заинтересованных стран в области сбора и обмена метеорологической информацией и имеет три мировых центра - в Москве, Вашингтоне и Мельбурне.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.
Увеличение частоты и интенсивности опасных погодных явлений, распространении инфекционных заболеваний. Они наносят значительный экономический ущерб, угрожают стабильному существованию экосистем, а также здоровью и жизни людей. Выводы ученых говорят о том, что продолжающиеся климатические изменения могут в будущем привести к еще более опасным последствиям, если человечество не предпримет соответствующих предупредительных мер, также рост среднегодовой температуры на 0.8 градуса Цельсия, и это только начало. Если выбросы углекислоты будут расти прежними темпами, к 2050 году планета станет на 1.5 градуса теплее, чем сейчас, а к концу 21 столетия - на 3 градуса. Чтобы понять, чем это грозит человечеству, достаточно вспомнить, что 3 млн. лет назад, когда среднегодовые температуры превышали нынешние на 2-3 градуса, уровень мирового океана стоял на 25 метров выше, чем сейчас. А увеличение температуры планеты всего лишь на градус поднимет мировой океан на 5-6 метров. Дело не только в самом парниковом эффекте, но и в его вторичных последствиях. Так, повышение температуры запускает многочисленные процессы, которые увеличивают его темпы. Например, полярные снега и льды сильно отражают солнечные лучи и сохраняют холодный климат Арктики и Антарктики. При их таянии оголяется почва или увеличивается водная поверхность, которые гораздо сильнее поглощают солнечную радиацию. Таяние тундровых зон вечной мерзлоты приводит к испарению накопленной там двуокиси углерода, а также метана, который поглощает инфракрасные лучи в 20 раз сильнее. Увеличение температуры поверхностных слоев мирового океана вблизи экватора приводит к тому, что зарождающиеся там ураганы делаются все более частыми и разрушительными. Потепление приведет к более частым и сильным засухам и резко увеличит опасность обширных лесных пожаров.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 засух, суровых зим. В 1143 г. в Новгородской земле четыре месяца шли дожди. Самым тяжелым оказался XV в. - засухи сменились годами с сильными дождями, наводнениями и небывалыми грозами. Голод и эпидемии унесли десятки тысяч жителей. С XI по XVII в. - за семь столетий - на Руси в целом и в отдельных районах было 200 голодных лет, т.е. практически каждые 3-4 года (Борисенков Е.П., Пасецкий В.М. Экстремальные природные явления в русских летописях XI-XVII веков. Гидрометеоиздат, 1983.)
В целом эта ближайшая к нам эпоха похолодания, известная как малый ледниковый период, продолжалась до XIX в. и сменилась новым потеплением. Геологические и геофизические следы малого ледникового периода, как и письменные источники, говорят о том, что это было явление глобального характера - оно проявлялось в северном полушарии от Западной Европы до Китая, Японии и в Северной Америке. В южном полушарии следы похолодания не столь четки, но они тоже есть.
На графике изменения средней температуры воздуха у поверхности Земли для периода голоцена можно видеть, что после климатического оптимума в начале голоцена при всех последующих спадах и подъемах температуры отмечается общая тенденция к похолоданию.
Человек появился в эпоху кайнозойского оледенения. Сам человек и его человекообразные предки относятся к семейству гоминид. В Южной и Восточной Африке найдены остатки гоминид, известные как австралопитеки, которых считают прямыми предками человека. Возраст этих находок около 5 млн лет. Последующая эволюция около 2-3 млн лет назад привела австралопитеков к разделению на так называемых массивных австралопитеков, которые затем вымерли, и на гоминид, известных как гомо габилис - человек умелый, а затем как гомо эректус - человек прямоходящий. С появлением человека умелого совпадают и самые первые находки примитивных орудий труда в слоях возрастом 2,2-2,0 млн лет, а также первые признаки использования огня. На следующих этапах эволюции сформировался современный человек.
Становление и развитие гомо сапиенс - человека разумного - происходило на фоне смены ледниковых периодов и межледниковых, когда колебания температуры за промежутки времени в десятки тысяч лет были соизмеримы с изменениями температуры за десятки миллионов лет кайнозойской эры. Именно в это чрезвычайно изменчивое время человек быстро развивался даже в самых суровых условиях, вблизи кромки наступающих ледников, о чем рассказывают разнообразные археологические находки. В условиях последнего валдайского ледникового периода человек широко расселился по планете, воспользовавшись в том числе коротким интервалом отступления Лаврентийского ледникового покрова, чтобы 25 тыс. лет назад по коридору между ним и Кордильерским ледниковым щитом проникнуть через Северную Америку в Центральную и Южную.
Весь наш современный исторический мир полностью укладывается в рамки последнего геологического интервала - голоцена. За короткий, с геологической точки зрения - почти мгновенный, промежуток времени человек стал ведущим звеном природы. Численность людей неимоверно возросла, мощь их орудий труда уже начинают сравнивать с мощностью потока солнечной энергии к Земле, но зависимость человека от колебаний климата во многих отношениях осталась почти такой же, как в библейские времена. (С. 97-101)
Современное изменение климата
Инструментальные наблюдения за климатом, развернувшиеся в XIX в., зарегистрировали начало потепления, которое продолжалось до первой половины XX в. Но это потепление было обнаружено не сразу. Советский океанолог Н.М. Книпович в 1921 г. выявил, что воды Баренцева моря стали заметно теплее. В 20-х годах появилось много сообщений о признаках потепления в Арктике. Сначала даже считалось, что это потепление касается только Арктической области. Такой термин, как “потепление Арктики в 30-х годах”, и сейчас нередок в художественной и даже научной литературе. Однако более поздний анализ привел к выводу, что это было глобальное потепление. Значительно раньше, чем климатологи, потепление заметили гляциологи, которые уже к концу XIX в. установили заметное отступление ледников в Альпах, на Кавказе, в Скалистых горах Северной Америки.
Изменение температуры воздуха в период потепления лучше всего изучено в северном полушарии, где в этот период было сравнительно много метеорологических станций. Тем не менее и в южном полушарии оно было выявлено достаточно уверенно. Особенностью потепления было то, что в высоких полярных широтах северного полушария оно было выражено более четко и ярко. Для отдельных районов Арктики повышение температуры было весьма внушительным. Так, в Западной Гренландии она повысилась на 5 °С, а на Шпицбергене даже на 8-9 °С за период от 1912-1926 гг. до конца 30-х годов.
Наибольшее глобальное повышение средней температуры у поверхности Земли во время кульминации потепления составляло всего 0,6 °С, но даже с таким небольшим изменением - на порядок меньшим, чем в период от ледниковой к межледниковой обстановке, и в несколько раз меньшим, чем в ближайшем климатическом оптимуме и во время малого ледникового периода, - было связано заметное изменение климатической системы.
На потепление бурно реагировали горные ледники, которые повсеместно отступали, причем величина отступания исчислялась сотнями метров. На Кавказе, например, общая площадь оледенения сократилась за это время на 10%, а толщина льда в ледниках уменьшилась на 50-100 м. Существовавшие в Арктике сложенные льдом острова растаяли, и на их месте остались лишь подводные отмели. Ледяной покров Северного Ледовитого океана сильно сократился, что позволило обычным судам заплывать в высокие широты: в 1925 г. парусная шхуна смогла обогнуть Шпицберген, а в 1932 г. известный советский океанолог Н.Н. Зубов на небольшом боте обошел вокруг Земли Франца-Иосифа. Такая обстановка в Арктике способствовала освоению Северного морского пути, позволяя обычным неледокольным судам совершать сквозное плавание по нему в течение одной навигации. В целом общая площадь морских льдов в период навигации в это время сократилось более чем на 10% по сравнению с XIX в., т.е. почти на 1 млн км2. К 1940 г. по сравнению с началом ХХ в. в Гренландском море ледовитость сократилась вдвое, а в Баренцевом почти на 30%.
Повсюду происходило отступание границы многолетней мерзлоты на север. В европейской части СССР она местами отступала на сотни километров, увеличилась глубина протаивания мерзлых грунтов, а температура мерзлой толщи повысилась на 1,5-2 °С.
Потепление сопровождалось изменением увлажненности отдельных районов. Советский климатолог О.А. Дроздов выявил, что в эпоху потепления 30-х годов в районах недостаточного увлажнения возросло количество засух, охватывающих большие территории. Такие засухи отмечались в СССР, а также в Соединенных Штатах, где они известны как знаменитые засухи 30-х годов под наименованием “даст боул”, что в переводе с английского означает “пыльный котел”. Сравнение холодного периода с 1815 по 1919 г. и теплого с 1920 по 1976 г., показало, что каждые десять лет в первый период наблюдалась одна крупная засуха, тогда как во второй - две. В период потепления из-за уменьшения количества осадков произошло значительное падение уровня Каспийского моря и ряда других внутренних водоемов.
Потепление повлекло за собой изменение границ распространения многих животных. В Гренландии стал гнездоваться сизоголовый дрозд, в Испании появились ласточки и скворцы. Перелетные птицы весной стали появляться в среднем на 10 дней раньше. Потепление океанических вод, особенно заметное на севере, привело к изменению мест нереста и откорма промысловых рыб.
Н.М. Книпович в связи с такими явлениями отметил, что “в какие-нибудь полтора десятка лет и даже более короткий промежуток времени произошли такие изменения в распределении представителей морской фауны, какие связываются обыкновенно с представлением о долгих геологических промежутках”.
После 40-х годов стала проявляться тенденция к похолоданию. Льды в северном полушарии стали снова наступать. В первую очередь это выразилось в росте площади ледяного покрова Северного Ледовитого океана. С начала 40-х и до конца 60-х годов площадь льда в арктическом бассейне возросла на 10%. Горные ледники в Альпах и на Кавказе, а также в горах Северной Америки, ранее быстро отступавшие, или замедляли отступление, или даже начали снова наступать.
В 60-е и 70-е годы возрастает число климатических аномалий. Это были суровая зима 1967/68 г. в СССР и три суровые зимы с 1972 по 1977 г. в Соединенных Штатах. В этот же период в Европе отмечается серия очень мягких зим. В Восточной Европе в 1972 г. - очень сильная засуха, а в 1976 г. - на редкость дождливое лето. Из других аномалий можно вспомнить необычайно большое количество айсбергов у берегов Ньюфаундленда в летние периоды 1971-1973 гг., частые и сильные штормы в Северном море между 1972 и 1976 г. Но аномалии охватили не только умеренную зону северного полушария. С 1968 по 1973 г. длилась сильнейшая засуха в Сахеле и Африке. Дважды, в 1976 и 1979 г., сильные заморозки губят кофейные плантации в Бразилии. В Японии по данным метеорологических наблюдений установлено, что за десятилетие 1961-1972 гг. число месяцев с необычно низкими значениями температуры было вдвое больше, чем с высокими значениями, а число месяцев с недостаточными осадками также почти вдвое превышало число месяцев с избытком осадков. На карте климатических аномалий для 1972 г. видно, что аномалии охватывали больше половины территории суши и проявлялись как в северном, так и в южном полушариях.
Начало 80-х годов также ознаменовалось серьезными и обширными аномалиями. Зима 1981/82 г. в Соединенных Штатах и Канаде была одной из самых холодных. Термометры показывали температуру воздуха более низкую, чем в последние несколько десятилетий, а в 75 городах, в том числе в Чикаго, морозы побили все предыдущие рекорды. 230 американцев погибли от холода. Зимой 1983/84 г. снова отмечались очень низкие температуры на обширных территориях в Соединенных Штатах, в том числе во Флориде. На редкость холодной была зима в Великобритании.
В Австралии летом 1982/83 г. была одна из самых драматических засух за всю историю континента, получившая название “великая сушь”. Она охватила всю восточную и южную часть континента и сопровождалась сильными лесными пожарами. В то же время Китай заливали дожди, продолжавшиеся три месяца. В Индии задержался сезон муссонных дождей. В Индонезии и на Филиппинах свирепствовали засухи. Над Тихим океаном пронеслись сильнейшие тайфуны. Побережье Южной Америки и засушливый Средний Запад США оказались залитыми дождями, которые затем сменились засухой. (С. 101-105)
Печатается по тексту:
Лосев К.С. Климат : вчера, сегодня... и завтра? Л.: Гидрометеоиздат, 1985.
Периодическая печать о проблемах климата
Природа, 1992. № 6. Новости науки. С. 117.
Все вулканы Земли ежегодно поставляют в окружающую среду от 130 до 175 млн т диоксида углерода, а индустриальная деятельность - 22 млрд т диоксида углерода в год.
Самый крупный поставщик диоксида углерода из вулканов - Этна: 25 млн т/год, что эквивалентно 4 ТЭЦ мощностью по 1 ГВт.
Обычно один действующий вулкан дает 1,3 млн т диоксида углерода.
Наука и жизнь. 1990. № 4. С. 39. “Океан поднимается” (О чем пишут научно-популярные журналы мира).
...Последние 100 лет вода поднимается в среднем на 1,2 миллиметра в год.
...В диапазоне 10-20 градусов Цельсия при нагревании на один градус литр воды увеличивается в объеме на 0,15 кубического сантиметра. Немного, но при пересчете на объем Мирового океана (1307,5 кубического километра) цифры становятся вполне чувствительными.
Нью-Йорк Таймс, недельное обозрение “Наука”. 1993. 14-27 сентября.
Первая расцветшая в мире империя засохла на корню
Аккадцы под предводительством Саргона установили контроль над городами по берегам реки Евфрат и над плодородными долинами к северу - теперь это Сирия, Ирак и, частично, юг Турции. Но всего лишь столетие продолжалось процветание, после чего Аккадская империя рухнула, а причины столь неожиданного крушения исторической наукой были утеряны.
Аккадская империя, полагают, была поражена 300-летней засухой, которая буквально иссушила и обезводила это могучее государство. Микроскопические исследования увлажненности почв показали, что засуха пришла внезапно, а последствия оказались крайне тяжелыми: Великая сушь началась примерно в 2200 г. до н.э.
Аккадские города на плодородной северной равнине были покинуты их жителями. Тексты, выбитые на глиняных табличках, рассказывают о массовых единовременных переселениях на юг. Такие миграции, приведшие к удвоению населенности южных городов, довели до нехватки пищи и воды, а недостаточность пищевых и водных ресурсов обернулась внутренней борьбой и, в конечном счете, падением династии, основанной Саргоном.
...Связь между резкими изменениями климата и упадком владычества Аккада представляется завершающим штрихом к картине всеобъемлющего и вездесущего экологического кризиса, погубившего в те века многие общества по всему Среднему Востоку.
Исполинские извержения вулканов, случившиеся на территории нынешней Турции в самом начале Великой суши, говорят ученые, вряд ли способны были запустить столь затянувшееся изменение климата.
Природа. 1993. № 8.
Подборка информационных материалов, отражающих последние достижения климатологии, под общим заголовком: “Климат: проблемы изучения и прогнозирования”. (С. 94-105)
Оценка состояния климата Земли
За последнее столетие средние температуры земной поверхности повысились на 0,3-0,6 °С; уровень Мирового океана поднялся в среднем на 10-20 см; начиная с 1973 г. среднегодовая площадь снегового покрова в северном полушарии сократилась на 8%.
...Если человечество не примет мер по ограничению выброса парниковых газов, средние температуры на поверхности планеты будут расти примерно на 0,3 °С в десятилетие (возможная ошибка в пределах 0,2-0,5 °С), а уровень моря только за счет теплового расширения вод - подниматься на 2-4 см в десятилетие.
Что за потеплением - подъем или падение уровня океана?
...Во время глобального потепления Антарктическое оледенение не сокращалось, а, напротив, разрасталось.
...И в наше время, несмотря на глобальное потепление (за столетие - примерно на 0,6 °С), снеговая линия в Канадской Арктике, на о. Баффина и на Аляске продвигается к югу, а увеличение мощности Гренландского оледенения должно приводить к падению (а не повышению!) уровня Мирового океана примерно на 0,45 мм/год
...Горные ледники начали отступать около 100 лет назад; то же можно сказать и о некоторых районах Антарктического полуострова
...В прошлом масштабы оледенения возрастали как раз в периоды потепления, а не похолодания.
Солнечная активность и климат
...За столетний период с 1880 по 1990 г. - общее потепление составило 0,8 °С.
...Количество выделяемой Солнцем энергии в большей степени зависит от длительности цикла, чем от числа пятен.
Надежная согласованность между вариациями солнечной активности и климатическими изменениями, происшедшими после 1750 г., достигается лишь при учете парникового эффекта. Хотя в период с 1750 по 1850 г. из двух этих процессов доминировала солнечная активность, затем положение стало меняться в пользу химического состава атмосферы, т.е. парникового эффекта.
Состоится ли потепление?
С решительным опровержением утверждений большинства математических моделей, что к середине ХХI в. удвоение количества диоксида углерода в атмосфере приведет к повышению средней температуры на Земле в пределах от 1,5 до 4,5 °С, выступил климатолог Д. Линдзен (Массачусетский технологический институт, Кембридж, США).
...Глобальные температуры весьма слабо зависят как от изменения общей солнечной радиации, так и от количества парниковых газов в атмосфере; главным образом климат зависит от распределения поступающей солнечной энергии, а не от ее количества, перемены же в атмосферной концентрации диоксида углерода на это не влияют. Примером такого отчетливого воздействия служат “биения” земной орбиты (описанные югославским геофизиком Миланковичем)
Линдзен утверждает, что через полвека реальные климатические сдвиги либо окажутся близки к нулю, либо едва достигнут 1,5 °С.
...Недавние работы в области физики облаков свидетельствуют об их охлаждающей роли в тепловом балансе Земли.
Т. Палмер (Ридинг, Великобритания) призывает различать термины “парниковый эффект” и “глобальное потепление”: по его мнению, потепление, которое отмечается в последнее десятилетие и включает четыре из пяти самых теплых года за всю историю наблюдений, не связано с изменениями в концентрации диоксида углерода.
Извержение: к потеплению или похолоданию?
...Извержение вулкана Пинатубо на Филиппинах в 1991 г. привело к охлаждению поверхности Земли в среднем на 0,5 °С.
...Ход температур земной поверхности в ближайшие месяцы после 12 крупнейших извержений, начиная с Кракатау в 1883 г. до Пинатубо в 1991 г., точно соответствует разработанной математической модели (А. Робок и Мао Цзяньпин; Университет штата Мэриленд, США), учитывающей региональные потепления стратосферы. Этим, по мнению авторов модели, и объясняется тот факт, что в 1991-1992 гг. зима в Евразии и Северной Америке была весьма теплой, а на Ближнем Востоке стояли сильные холода.
Последствия грядущего потепления для Юго-Восточной Азии
На основе накопившихся за последние годы данных принято, что к 2090 г. потепление приведет к несколько большему повышению уровня моря - на 1 м против 60 см, учитывавшихся в предыдущих моделях. По новому прогнозу, средняя температура к концу изучаемого периода поднимется в Индонезии на 3 °С, в Малайзии - на 3-4 °С, в Таиланде - на 3-6 °С.
На северо-западе Явы наступление соленых морских вод может сократить урожай риса на 270 тыс. т/год (90% нынешней урожайности).
Потепление увеличит потребность в воде для ирригации и снизит возможности выращивания двух урожаев в год на одной площади.
...Выход тропических ураганов в странах этого региона станет более частым явлением.
Как изменится климат Африки
Площадь Африки, классифицируемая с 1931 г. как засушливая и сверхзасушливая, увеличилась почти на 54 млн га, что составляет 1,8% площади всего континента. Влажная зона потеряла при этом 26 млн га.
...Основной климатический сдвиг состоит в переходе от полупустынь к пустыням и от засушливых районов к сверхзасушливым условиям
unit.photogdz.ru
