Лекция №8

Тема: Изменение климата

План лекции:

1. Климат и жизнь.

2. Климат до четвертичного времени.

3. Климатические условия плейстоцена.

4. Климатические условия голоцена.

5. Современные изменения климата.

Понятие климат.

Кли́мат (др.-греч. κλίμα (род. п. κλίματος) — наклон^[1]) — многолетний режим погоды, характерный для данной местности в силу её географического положения.

По мнению специалистов, климат – это чрезвычайно сложная физическая система, поведение которой определяется взаимодействием между космосом, атмосферой, поверхностью океанов и континентов, ледниками, вулканами, а также биотой. Благодаря этим взаимодействиям в климатической системе возникают сложные естественные колебания с временными масштабами от нескольких недель до десятков и сотен лет

Изменение климата в прошлом.

Климат на нашей планете всегда был подвержен сильным колебаниям. Об этом свидетельствуют многочисленные данные геологии, геохимии, археологии, палеонтологии и климатологии. На протяжении 4.6 млрд. лет существования нашей планеты неоднократно теплые периоды сменялись холодными, а холодные – теплыми (рис. 2). Например, около 900 млн. лет назад на Земле произошло, по крайней мере, три мощных оледенения, из которых Лапландское оледенение (600 млн. лет назад) , по мнению специалистов, было самым крупным за всю историю нашей планеты

Периоды существования контрастного климата с холодными полюсами, как в далекую позднепалеозойскую, так и в современную кайнозойскую эры, специалисты называют криоэрами (от греческого kryos – холод), а выровненного по всей Земле климата, соответственно, термоэрами. Примером термоэры может служить мезозой с его теплым климатом и слабым температурным градиентом между тропиками и полюсом.

На протяжении последних 1.8 млн. лет уже в наш так называемый четвертичный (антропогенный) период происходило неоднократное чередование ледниковых и межледниковых циклов (всего около 22). За последний миллион лет произошло 8 наиболее холодных периодов, когда гигантский ледяной щит достигал в Европе широт Киева, а в Северной Америке – Чикаго.

Американские специалисты с помощью специальной программы картирования подробно исследовали изменения климата за последние 450 тыс. лет. Были восстановлены ландшафты, температура поверхности воды и орография (расположение гор). Методами спектрального анализа различных косвенных показателей климата были установлены три периодичности колебаний климата в течение 450 тыс. лет. Период в 100 тыс. лет был связан с периодом колебания отношения расстояния от Солнца до Земли к длине главной оси земной орбиты. Периодичность в 40–43 тыс. лет связана с периодическими изменениями угла наклона плоскости экватора к плоскости орбиты Земли. Третий период порядка 19–23 тыс. лет был связан с прецессиями (медленными движениями оси вращения Земли по круговому конусу) земной орбиты.

Наиболее полные данные об изменении климата за последние 150 тыс. лет получены с помощью бурения и анализа колонок континентальных льдов в Антарктиде и Гренландии.

Другой современный метод – радиоуглеродный анализ (анализ соотношения изотопов кислорода 18О/16О) позволил получить достаточно точные данные об изменении климата на протяжении последних 50 тыс. лет. Результаты двух независимых анализов показали, что последний ледниковый период начался около 80 тыс. лет назад и закончился примерно 10–15 тыс. лет назад. Таким образом, мы живем в межледниковую фазу, до окончания которой остается не так уж много времени по геологическим меркам – 1–2 тысячи лет, а, возможно, и еще меньше.

Согласно данным известного российского геофизика В.В. Клименко, в последние 10 тыс. лет, в так называемый голоценовый период, климат сильно изменился. После окончания ледникового периода началось быстрое потепление климата (рис. 4). До этого времени Европа была покрыта огромным ледовым щитом, содержащим примерно такой же объем льда, как покрывающий поверхность современной Антарктиды.

Над Москвой максимальная толщина льда составляла 300–400 м, центр этого ледового щита располагался над Скандинавией. Второй такой же мощный ледовый щит располагался над Северной Америкой. Эти ледовые щиты хранили в себе огромное количество воды, в результате уровень Мирового океана был на 120 м ниже современного. Это значит, что все континенты, кроме Антарктиды, соединялись друг с другом сухопутными мостами.

После освобождения Земли от континентальных ледовых щитов наступил довольно продолжительный период, при котором температура была существенно выше современной – на 1–1.5oC. Этот период получил название климатического оптимума голоцена. Это был век чрезвычайно благоприятных природных и климатических условий, он предшествовал появлению человеческой цивилизации. Именно благодаря этим благоприятным условиям, считают специалисты, стало активно развиваться скотоводство и земледелие в Северной Африке, на Среднем Востоке и в долине Инда в Индии.

Современные спутниковые съемки показывают наличие высохших русел рек в пустыне Сахара, это свидетельствует о том, что около 5 тыс. лет назад через Сахару протекали полноводные реки и на ее территории присутствовала растительность. Этот климатический оптимум властвовал на планете примерно в течение 4 тыс. лет (8000–4000 лет назад). Около 4 тыс. лет назад в Северном полушарии началось похолодание, в результате чего многие субтропические области превратились в пустыни, а климат высоких широт стал более суровым (рис. 4). Это привело к исчезновению целых культур в Аравии, Сахаре, долине Инда и др. Люди переселились на возвышенности в долины Тигра, Евфрата и др., образовав новые цивилизации.

В IV-III вв. до н. э. установился очень холодный период, по времени исторически совпадающий со временем ранней античности.

Затем начался длительный период потепления климата вплоть до третьего столетия нашей эры, который затем сменился выраженным похолоданием (рис. 5). В VI в. вновь началось мощное потепление климата.

В течение последних 800 лет, как показали данные, полученные с помощью палеодендрологического метода (когда о сезонной температуре воздуха судят по ширине колец на срезах окаменевших деревьев), наблюдалось около шести относительно холодных и шесть теплых периодов продолжительностью от 60 до 90 лет.

В теплый период (700–1350 гг.), названый специалистами малым климатическим оптимумом, температура была примерно на 1.5оС выше, чем в последующий период, и несколько выше, чем во время потепления 20–40-х гг. ХХ в. Увеличилось и количество осадков.

Ледовая обстановка в Северной Атлантике стала благоприятной для плавания древних лодок, пишет в своей книге Е.П. Борисенков (1982).

Только благодаря мощному потеплению викинги смогли достичь Гренландии и основать там поселения.

Далее наступило похолодание, охватившее несколько веков (XIV–XVII). Его часто называют малым ледниковым периодом.

С середины XIX в. увеличивается число мягких зим, вновь улучшаются ледовые условия в Арктике, дождливых лет с наводнениями становится меньше. Начинается очередное потепление климата в Северном полушарии. Отчетливо проявляется температурный тренд с максимумом потепления в высоких широтах в 30–40-х гг. ХХ в. Если в малый ледниковый период льды сковывали побережье Исландии около 140 дней, то в 1920–1939 гг. всего 14–20 дней.

Резко уменьшилось количество арктических льдов. Так, в восточном секторе Арктики площадь льдов в период с 1924 по 1945 гг. сократилась почти на 1 млн. км2. Именно благодаря этому удалось наладить перевозку грузов на судах по Северному морскому пути. Началось сильное отступление горных ледников в Альпах. Один из ледников отступил почти на 1500 м. Сходная картина наблюдалась на Шпицбергене, в Гренландии, Скандинавии, на севере Канады, в Кордильерах Северной Америки. Уменьшились в размерах ледники на Алтае, Памире, Кавказе, в Турции и даже в горах Восточной Африки. Граница вечной мерзлоты на всей протяженности земного шара отступила на север, а температура мерзлых пород повысилась в начале 40-х гг. примерно на 2оС.

В середине 40-х гг. ХХ в. началось временное похолодание, которое характеризовалось понижением температуры воздуха, нестабильностью атмосферных явлений. Это похолодание не было повсеместным, оно носило четко выраженный региональный характер. Так, температура поверхности воды в Северной Атлантике снизилась при мерно с 12 до 11оС. Вновь начали наступать горные ледники. Потом наблюдался период повышения температуры (конец 50-х – начало 60-х гг.), который сменился периодом похолодания, достигшим максимума в середине 60-х гг. После этого климат опять стал теплеть.

Современное потепление

Согласно сторонникам широко известного «парникового эффекта», в результате хозяйственной деятельности человека (развития энергетики, индустрии и сельского хозяйства, сжигания древесины и ископаемого топлива, вырубки лесов и т.д.) атмосфера постепенно обогащается избыточными количествами газовых примесей (диоксидом углерода, метаном, хлорфторуглеродами и др.), которые влияют на радиационный баланс Земли, сдвигая его в сторону накопления тепла в нижней тропосфере. Это ведет к повышению глобальной температуры воздуха на планете. То есть,42 43 предполагается, что увеличение содержания парниковых газов в атмосфере – основная причина современного потепления климата на планете. Поэтому считается, что если сократить их выбросы по всей планете, ограничивая промышленную деятельность человека (согласно Киотскому протоколу), то можно затормозить дальнейшее потепление климата, которое грозит большими проблемами для всего человечества.

Однако есть ряд ученых в мире, в частности – в России, которые полагают, что повышенная концентрация углекислого газа в атмосфере есть следствие, а не причина потепления. Они указывают на то, что на нашей планете неоднократно наблюдались периоды глобального потепления в те далекие и не очень далекие времена, когда никакой промышленной цивилизации на Земле еще не было, да и самого человека, как вида, еще не существовало (см. предыдущие разделы). Они полагают, что повышенная концентрация углекислого газа в атмосфере всегда сопровождает глобальные потепления, которые вызываются естественными причинами. В подтверждение этого они приводят данные о содержании CO2 в пробах (кернах) льда, взятого в Антарктиде с глубин в 1 км и более.