Горячий «межледниковый период»

Горячий «межледниковый период»

Пожалуй, самым ошеломляющим открытием в XIX веке (да и вообще в истории климатологии) стало явление, получившее название «оледенения». Выяснилось, что тысячелетия назад огромные арктические ледники двинулись на сушу, накрыв почти всю Европу и Северную Америку. К концу пути ледники тол­кали перед собой огромные массы грунта и обломков горных по­род. Достигнув максимума, они оставили после себя груды этих обломков в виде цепей холмов — так называемых «ледниковых мо­рен», происхождение которых геологи долго не могли объяснить. В рамках «ледниковой гипотезы» получили объяснения и глубокие параллельные борозды, найденные на дне многих долин, а иногда даже хорошо видимые из космоса: их «пропахал» все тот же ледник и унесенные им крупные скальные обломки.

Вскоре после этого открытия стало ясно, что «нашествие» ледников на Земле происходило не один раз. По-видимому, ледниковые пери­оды повторялись в прошлом через определенные промежутки вре­мени. Почему так происходило — никто не мог объяснить вплоть до начала XX века, когда эту загадку разрешил выдающийся сербский ученый Милутин Миланкович. Во время Первой мировой войны он служил в генеральном штабе сербской армии, был захвачен в плен австро-венгерскими войсками и отбывал заключение в Будапеште. К счастью для Миланковича (и для науки), коллеги из Венгерской ака­демии наук создали ему условия для работы, и большую часть войны он разрабатывал теорию периодичности ледниковых периодов. Его объяснение — наиболее удачное из предложенных к настоящему вре­мени — базируется на периодических изменениях параметров зем­ной орбиты и вращения Земли, а связанные с ними климатические изменения теперь называются «циклами Миланковича».

Согласно закону сохранения момента импульса, направление оси вращения нашей планеты должно оставаться неизменным. Но в ре­альной Солнечной системе на ее ориентацию воздействует притяже­ние Солнца, Луны и других планет, оказывающее заметное влияние и на вращение Земли, и на ее орбитальное движение. Это влияние вы­ражается в первую очередь в явлении прецессии — медленном по­вороте земной оси, описывающей в пространстве фигуру, близкую к конусу. Полный оборот занимает приблизительно 26 тыс. лет. В нашу эпоху в июне-июле, когда Земля находится дальше всего от Солнца, к нему повернуто Северное полушарие, где расположена основная часть суши, а полгода спустя океаны, лежащие к югу от экватора, «при­нимают на себя» поток солнечной энергии, возрастающий при сбли­жении со светилом в перигелии. Через 13 тыс. лет ситуация изменится на противоположную: Северное полушарие будет повернуто к Солнцу в январе, и его водные пространства не смогут «смягчать» глобальный климат столь же эффективно, как это делают сейчас Индийский и юж­ная часть Тихого океана (ее часто рассматривают как отдельный Юж­ный океан), а также ледяной купол Антарктиды.

В дополнение к прецессии сам угол наклона земного экватора к плоскости орбиты Земли колеблется в небольших пределах — эти колебания получили название «нутации». Сейчас этот угол немного превышает 23,4°, причем за последнее столетие он уменьшился почти на две угловых минуты. Значение этого показателя меняет­ся с периодом в 41 тыс. лет под влиянием притяжения Луны, Солн­ца и Юпитера — далекой, но массивной планеты.

Наконец, под действием возмущений со сто­роны других планет с течением времени меняется и форма зем­ной орбиты — точнее, ее эллиптичность, численно выражаемая эксцентриситетом е (отношением разности между наибольшим и наименьшим расстоянием от Земли до Солнца к удвоенному сред­нему расстоянию). Если первые два фактора влияют на перерас­пределение солнечного тепла и света между полушариями, то этот цикл, длящийся примерно 93 тыс. лет, определяет общее количе­ство энергии, получаемое планетой от нашего светила: оно тем больше, чем ближе орбита к круговой (е ~ 0).

Миланкович достаточно подробно описал механизм воздей­ствия каждого из факторов на климат. Например, в периоды, когда Северное полушарие за счет прецессии начинает получать мень­ше тепла, снег с каждым годом все дольше остается на поверхно­сти. Поскольку он хорошо отражает солнечный свет — поступление энергии продолжает уменьшаться, что приводит к дальнейшему охлаждению Земли. С течением времени накопится много снега, и ледники двинутся на юг — наступит ледниковый период.

Такой сценарий ожидает нас в том случае, когда все три гло­бальных климатообразующих фактора действуют согласованно. Для жителей средних широт он, конечно, выглядит не особо оп­тимистичным, но в целом для планеты этот вариант оказывается далеко не худшим: на место Сахары, Аравийской пустыни, сухих нагорий Ирана, Афганистана и севера Мексики приходят сравни­тельно хорошо увлажненные субтропики с достаточно ровным кли­матом (без больших перепадов температур между зимой и летом). Похоже, именно в такие благоприятные периоды там и зародились малоисследованные древние цивилизации. Однако в основном влияние прецессии, нутации и колебаний эксцентриситета взаим­но компенсируется. Ледники через какое-то время отступают, и климат возвращается в обычное состояние.

За последние 3 млн лет зарегистрировано как минимум четы­ре периода масштабного оледенения. Ближайший из них достиг своего максимума примерно 18 тыс. лет назад. Эпоху, в которую мы живем, ученые определяют как межледниковую. Но отклоне­ния от «нормальных» температур возможны как в меньшую, так ив большую сторону — иными словами, те же факторы могут вызы­вать не только существенные похолодания, но и потепления. Похо­же, сейчас мы наблюдаем именно такое развитие событий.

Вдобавок на климат влияет множество «непериодических» фак­торов, не поддающихся точному учету. При извержениях вулканов в атмосферу выбрасываются миллионы тонн пыли, причем наиболее мелкие пылинки остаются во взвешенном состоянии до нескольких лет, не пропуская к земной поверхности заметную часть солнечного света. В 1991 г. вулкан Пинатубо на Филиппинах «обогатил» воздух не­сколькими кубическими километрами пылевых частиц, разнесенных стратосферными ветрами почти по всей Земле. Созданный ими экра­нирующий эффект уверенно регистрировался на протяжении четырех последующих лет и стал причиной локального минимума температур, наблюдавшегося в середине 90-х годов прошлого века.

Еще один важный продукт извержений — углекислый газ (ди­оксид углерода С02). Его молекулы, поглощая кванты света, «пе­реизлучают» их в инфракрасном диапазоне, нагревая воздух. Так можно приближенно описать знаменитый «парниковый эффект». Правда, в реальности баланс этого вещества выглядит сложнее -например, при увеличении его концентрации усиливается его поглощение растениями, вырабатывающими из него в ходе про­цесса фотосинтеза органические соединения. К тому же не всегда можно точно сказать, какое явление первично — потепление или увеличение поступления С02 в атмосферу. Дело в том, что его рас­творимость в воде существенно снижается при повышении сред­ней температуры Мирового океана.

Недавно специальные обсерватории в Антарктиде и на га­вайском вулкане Мауна-Лоа, ведущие непрерывный мониторинг содержания углекислого газа в воздухе, зарегистрировали дости­жение отметки 400 молекул на миллион (ppm). Строго говоря, это был кратковременный всплеск, но среднегодовое значение это­го показателя вполне может достичь 395 ppm — против 315 ppm, измеренных в 1958 г. Однако объяснять этот рост исключительно промышленными выбросами, пожалуй, не стоит: по самым песси­мистическим оценкам, вклад хозяйственной деятельности челове­ка в усиление естественного парникового эффекта не превышает 2%, и основная его часть приходится на метан СН4, являющийся в 22 раза более мощным парниковым агентом, чем С02. Всего же средняя температура воздуха у поверхности Земли увеличилась с доиндустриальной эпохи (примерно с 1750 г.) на 0,7°С. Тем не ме­нее, Межправительственная группа экспертов по изменению кли­мата (МГИК) все равно высказывает обеспокоенность по этому поводу и призывает правительства развитых стран не ослаблять мер по снижению выбросов парниковых газов.

Анализ пузырьков воздуха, содержащихся в окаменелостях. показывает, что концентрация углекислого газа порядка 400 ppm имела место в плейстоцене (3-5 млн лет назад). Тогда глобальная средняя температура была на 3-4°С выше сегодняшней, а в районе полюсов — даже на 8°С. Леса доходили до береговой линии Север­ного Ледовитого океана, сам океан покрывался тонким льдом лишь в самый разгар полярной ночи, а уровень моря на 40 м превышал нынешний. Собственно, с этими реалиями человечеству придется столкнуться, если потепление продолжится прежними темпами. Кро­ме «всемирного потопа», нас ожидают аномально высокие темпера­туры, неизбежно ведущие к смене сельскохозяйственного уклада на огромных территориях. Как отмечает председатель МГИК профес­сор Раджендр Пакаури, в начале индустриализации концентрация С02 составляла всего 280 ppm, и тот факт, что за каких-то полторы сотни лет этот уровень почти удвоился — очевидная проблема, кото­рую человечеству, так или иначе придется решать.

Еще более радикален в своих воззрениях Боб Уорд, стратеги­ческий директор Научно-исследовательского института Грэнтэма лондонской Школы экономики (Robert Ward, Grantham Research Institute, London School of Economics): «Мы создаем доисториче­ский климат, в котором человечество столкнется с огромными ка­тастрофическими рисками… Только срочно уменьшив глобальную эмиссию С02, мы сможем избежать последствий возвращения климатических часов на три миллиона лет назад».

Удастся ли правительствам договориться — станет ясно в 2015 г., когда в Париже должна пройти всемирная конференция ООН по климату.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
SQL - 30 | 0,756 сек. | 8.73 МБ