2.2. Изменения климата

Климат на протяжении кайнозоя в общем ухудшался и становился холоднее. Уже в начале неогена Антарктида покрылась льдом, что также усилило общее похолодание климата Земли. Для четвертично­го периода характерны периодические изменения климата. Глобаль­ные похолодания приводили к развитию мощных покровных оледе­нений. Поверхность Земли, особенно в высоких широтах, неоднократ­но покрывалась мощными ледниками. Ледниковые эпохи сменялись межледниковыми, когда климат становился теплым, и ледниковые по­кровы таяли. Последняя ледниковая эпоха закончилась 10-12 тыс. лет назад, и современный климат Земли является межледниковым.

Причины изменений климата. Существует множество гипотез, объясняющих изменение климата Земли. Одни из них связывают сме­ну климатов с внеземными космическими причинами, другие гипотезы объясняют климатические изменения свойствами самой Земли как планеты, или событиями, происходящими на ней.

Глобальные и периодические изменения климата Земли, в первую очередь, связываются с неодинаковым поступлением солнечного те­пла на ее поверхность. Это может быть вызвано изменением солнеч­ной активности, отчего зависит количество радиации, а следователь­но и тепла, доходящего до Земли. При увеличении излучающей спо­собности Солнца растет интенсивность солнечной радиации и тем­пература земной поверхности повышается. В настоящее время из­вестны различные по продолжительности циклы изменения солнеч­ной активности, наименьший из которых равен 11 годам. Так как по­ложение Земли по отношению к Солнцу периодически изменяется, это приводит к перераспределению солнечного тепла на ее поверх­ности во времени.

Для Земли свойственны периодические изменения формы земной орбиты (эксцентриситета), наклона земной оси к плоскости ее орби­ты (эклиптики) и ориентировки земной оси в пространстве. Продол­жительность периодов изменений этих параметров равна соответст­венно 90000,40000 и 21000 лет.

При движении Земли вокруг Солнца изменение каждого указан­ного параметра оказывает существенное влияние на количество сол­нечного тепла, поступающего на различные участки земной поверх­ности. Их суммарное влияние было исследовано югославским уче­ным М.Миланковичем, который рассчитал и построил результи­рующую кривую изменения количества солнечного тепла, посту­пающего на Землю, в зависимости от изменения всех параметров

Рис. 1. Вековой ход летних сумм радиации под 65° с.ш. (по М. Миланко- вичу).

Наименьшие значения, показанные штриховкой, соответствуют эпохам оле­денений (гюнц, миндель, рисс, вюрм)

за интервал времени в 600000 лет. Эта кривая хорошо согласуется со временем основных оледенений северного полушария Земли (рис. 1).

Изменения климата Земли в целом, вызванные космическими или глобальными причинами, усиливаются влиянием процессов, проис­ходящих на Земле. Так, тектонические движения ведут к увеличению высоты поверхности материков и росту гор. Увеличение высоты су­ши над уровнем моря на 100 м вызывает похолодание в среднем на 0,6°С. Таким образом, в постоянно растущих горах температура должна была понизиться на несколько градусов. Некоторые ученые связывали оле-денения только с ростом гор, но поднятия гор не объяс­няют множественность оледе-нений и их периодичность. В настоящее время горы продолжают расти, а оледенение сокращается.

Расширение поверхности материков и изменение их очертаний также влияет на изменение климата. В северной части Атлантиче­ского океана в четвертичное время возник подводный порог, резко уменьшивший приток теплых вод Гольфстрима на север. Северный Ледовитый океан стал более изолированным, а его ледяная поверх­ность стала самостоятельным фактором охлаждения. Согласно кон­цепции Брукса, достаточно начального понижения среднегодовой температуры на полюсах всего на 1/3° С, чтобы вызвать цепное по­нижение температуры в высоких и средних широтах и появление ледников в полярной зоне.

Таким образом, климат Земли и его изменения определяются взаимодействием многих факторов, как глобальных (изменение сол­нечной активности и параметров движения Земли вокруг Солнца), так и региональных (тектонические движения).

В последнее время на изменение климата отдельных регионов Земли влияет техногенный фактор. Под его воздействием меняется химический состав земной атмосферы, что вызывает изменение ко­личества солнечной радиации, поступающей на Землю, и наземно­го тепла, уходящего в атмосферу. Так. увеличение концентрации водяного пара, углекислого газа (COj ), метана (NH4 )_у закиси азо­та (N0) в атмосфере Земли препятствует излучению земного тепла, вследствие чего создается парниковый эффект: общее потепление и увлажнение климата. Если в геологическом прошлом основное ко­личество ССЬ в атмосферу поступало в результате вулканической деятельности, то в течение последних двух столетий и особенно во второй половине XX века рост концентрации углекислого газа в атмосфере связан с деятельностью человека, сведением лесов и сжиганием ископаемого топлива. С конца XVII в. содержание СО2 в атмосфере увеличилось почти на 30%. Существенную роль в уве­личении парникового эффекта имеют новые газы — фреоны и фторхлоруглероды. С конца 50-х годов они стали широко приме­няться в промышленном производстве, и их концентрация в атмо­сфере увеличивается каждый год на 5-10%. Из-за парникового эф фекта средняя температура Земли за прошедшее столетие повыси­лась на полградуса, а в высоких широтах на 1 Д-1,5⁰ С

Однако парниковый эффект ослабляется в результате загрязнения атмосферы, уменьшения ее прозрачности. Запыленность атмосферы приводит к отражению солнечной радиации и способствует передаче земного тепла в космическое пространство, что ведет к похолода­нию.

Анализ периодичности изменений климата четвертичного перио­да позволяет прогнозировать изменение климата в будущем.