Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УПРАВЛЕНИЯ»

Институт управления финансами и налогового администрирования

Кафедра управления инновациями в реальном секторе экономике

По дисциплине «ЕНОИТ»

На тему: Климат Земли в прошлом, настоящем, будущем. Его влияние на развитие цивилизации

Работу выполнила:

Разгуляева Арина Николаевна

Менеджмент 1-1, 1 курс

Москва, 2014

ВВЕДЕНИЕ

КЛИМАТ ДОКЕМБРИЯ

КЛИМАТ ПАЛЕОЗОЯ

КЛИМАТ МЕЗОЗОЯ

КЛИМАТИЧЕСКИЙ ОПТИМУМ

КЛИМАТ СРЕДНЕВЕКОВЬЯ

МАЛЫЙ ЛЕДНИКОВЫЙ ПЕРИОД

КЛИМАТ БЛИЖАЙШЕГО БУДУЩЕГО

ВЛИЯНИЕ КЛИМАТА НА РАЗВИТИЕ ЦИВИЛИЗАЦИИ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ПЕРВОИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность

В последнее десятилетие проблема изучения древних климатов приобрела особое значение в связи с возможностью их использования для уточнения прогнозирования климата ближайшего и отдаленного будущего. Особая важность проблемы будущего климата планеты определяется тем, что хозяйственная деятельность человека всецело зависит от климатических условий. Но в последние годы в результате хозяйственной деятельности людей возможны крупные изменения климата. Непреднамеренное глобальное загрязнение окружающей среды продуктами сжигания топлива, происходящее в региональном и глобальном масштабе, мелиоративные и ирригационные работы, строительство гидроэлектростанций и водохранилищ, уничтожение лесов на огромных площадях и т.д. могут вызвать климатические изменения, по своему характеру и размерам сходные с глобальными естественными изменениями климата, происходившими в геологическом прошлом.

Цель работы

Показать:

.Изменения климата Земли в течение её развития

.Взаимосвязь климата прошлого, настоящего и будущего

.Влияние климата на развитие цивилизации

1. Климат докембрия

Когда же возник климат на Земле? Термин "климат" был введен древнегреческим астрономом Гиппрахом из Никеи во 2 веке до нашей эры. По современным представлениям климат возник после того, как недра Земли стали разогреваться, и в них стали образовываться глубинные «реки», несущие тепло. В это время сквозь расплавленные участки земной коры на ее поверхность стали поступать различные соединения газа. Так образовывалась первая атмосфера. Она состояла из смеси углекислого газа, аммиака, азота, водяного пара, водорода, соединений серы и паров сильных кислот. Абсолютное преобладание в ней углекислого газа и большое содержание водяного пара способствовали тому, что такая атмосфера легко пропускала солнечный свет. В результате, это привело к сильному повышению температур, которые могли достигать порядка 500°C. К примеру, аналогичные температуры характерны для поверхности Венеры.

В дальнейшем в результате постепенного уменьшения количества углекислого газа, аммиака и водяного пара в атмосфере и появлением других газов так называемый парниковый эффект начал спадать. Температуры на Земле стали понижаться. Это, в свою очередь, способствовало конденсации паров воды. Возникла гидросфера. С её образованием начался новый этап развития органических веществ. Вода - та первая среда, в которой родилась и развивалась жизнь.

Первые микроскопические организмы появились более 3,8 млрд. лет назад. Это время было довольно неуютным для живых существ. Плотная атмосфера без кислорода, постоянно раскалывающаяся сильнейшими землетрясениями поверхность планеты, огромные потоки глубинного расплавленного вещества и постоянно выделяющиеся из недр газы. В воде не было условий, для развития организмов того времени. Вода постоянно была в кипящем состоянии. В такой среде могли существовать немногие микроскопические организмы.

Со временем внутренняя активность планеты затихала. Все меньше и меньше из глубин выделялось аммиака и углекислого газа, то, что попадало в атмосферу, использовалось на процессы окисления и использовалось микроскопическими организмами на образование кремнистых и карбонатных горных пород. Возможно, в связи с этим и началось снижение температуры на Земле. По геологическим масштабам оно произошло очень стремительно, и уже 2,5-2,6 млрд. лет назад, настолько сильно похолодало, что на земной поверхности началось первое оледенение.

Изучая возникшие в тот период напластования горных пород, геологи не раз замечали присутствие в них образований, похожих на современные морены. Это были хорошо отполированные валуны и скопления галек очень твердых пород с многочисленными штриховками и шрамами, которые могли быть оставлены только острыми краями горных пород, впаянных в лед. Все это свидетельствовало о ледниковой природе рельефа и горных пород, но в то же время противоречило существовавшему мнению о господстве в то далекое время высоких температур и очень теплого климата. Тщательное изучение следов оледенения в докембрийскую эпоху привело к тому, что были найдены неопровержимые доказательства существования в глубокой древности обширных ледниковых покровных оледенений.

В докембрии по развитию древних моренных отложений и связанных с ними образованиями выделяется существование следующих эпох оледенения. Наиболее древнее оледенение произошло 2500-2600 млн. лет назад, и носит название Гуронского. Морены этих лет известны в Европе, Южной Азии, Северной Америке и Западной Австралии.

Следы оледенения с возрастом около 950 млн. лет обнаружены в Гренландии, Норвегии и на острове Шпицберген. Около 750 млн. лет назад в Австралии, Китае, на эго-западе Африки и в Скандинавии произошло Стуртианское оледенение. Наиболее сильно выражено Варангианское оледенение, которое произошло 660-680 млн. лет назад. Данные ледниковые породы найдены в Северной Америке, Гренландии, на Шпицбергене, британских островах, в Скандинавии, во Франции, Китае, Австралии, Африке, Южной Америке и на Северо-востоке России.

Низкие температуры держались довольно длительный период. Затем температуры на земной поверхности повысились, льды растаяли, уровень Мирового океана повысился, и снова наступила благоприятная пора для расцвета микроскопических организмов и сине-зеленых водорослей.

2. Климат палеозоя

Палеозой начался колоссальным разливом морей, последовавшим за появлением обширных частей суши в позднем протерозое. Большинство геологов полагают, что в ту эпоху существовал единый огромный континентальный блок, называемый Пангея (в переводе с греческого - «вся земля»), который был со всех сторон окружен мировым океаном. Позднее этот единый континент распался на части.

Кембрийский период (570-490 млн. лет назад)

О климате Кембрийского периода имеются весьма скудные и отрывочные сведения. После развития покровного оледенения на многих континентах (Южная Америка, Африка, Австралия, Северная Европа) в начале кембрия наступило значительное потепление. Практически на всех континентах создавались тропические условия. Свидетельством этого является наличие богатого теплолюбивого комплекса морской фауны. Тропические побережья материков окаймляли гигантские рифы из строматолитов, во многом напоминавшие коралловые рифы современных тропических вод. Предполагается, что для морей Сибири в раннем кембрии температура воды не опускалась ниже 25° С.

Ордовикский период (490-440 млн. лет назад)

В течение ордовикского периода климат претерпел существенные изменения. На протяжении периода массивы суши смещались все дальше и дальше к югу. Старые ледниковые покровы кембрия растаяли, и уровень моря повысился. Большая часть суши была сосредоточена в теплых широтах. Анализ климатических условий этого периода позволяет считать, что в среднем и позднем ордовике наступило значительное похолодание, охватившее многие материки.

Силурийский период (440-400 млн. лет назад)

В самом начале силурийского периода на континентах продолжали господствовать сравнительно прохладные условия. Для этого времени известны небольшой мощности ледниковые образования в Боливии, на севере Аргентины и на востоке Бразилии. Не исключено, что ледники могла покрывать и некоторые районы Сахары. Гондвана надвинулась на Южный полюс. Массивы суши, образующие Северную Америку и Гренландию, сближались. В конечном итоге они столкнулись, образовав гигантский сверхматерик Лавразию. Это был период бурной вулканической активности и интенсивного горообразования. Похолодание в начале раннего силура сравнительно быстро сменилось потеплением, которое сопровождалось постепенной миграцией к полюсам субтропического климата. Если на северо-востоке Бразилии в начале раннего силура встречаются толщи морен, то позднее среди этих отложений начинают преобладать продукты выветривания, характерные для теплого климата. Потепление привело к возникновению в высоких и средних широтах климата, близкого к субтропическому.

Девонский период (400-350 млн. лет)

Ученые считают, что поскольку в девонский период на материках были широко представлены теплолюбивые виды организмов и осадочных образований, то колебания температурного режима вряд ли выходили за пределы тропического климата. Девонский период был временем величайших катаклизмов на нашей планете. Европа, Северная Америка и Гренландия столкнулись между собой, образовав огромный северный сверхматерик Лавразию. При этом с океанского дна были вытолкнуты кверху огромные массивы осадочных пород, сформировавшие громадные горные системы на востоке Северной Америки и на западе Европы. Эрозия поднимающихся горных хребтов привела к образованию большого количества гальки и песка. Из них сформировались обширные отложения красного песчаника. Реки выносили в моря горы осадков. Образовались обширные болотистые дельты, что создавало идеальные условия для животных, осмелившихся сделать первые, столь важные шаги из воды на сушу. К концу периода уровень моря понизился. Климат со временем потеплел и стал более резким, с чередованием периодов ливневых дождей и жесткой засухи. Обширные районы материков стали безводными.

Каменноугольный период (350-285 млн. лет)

В раннем карбоне на планете господствовал влажный тропический климат. Об этом свидетельствует широкое распространение карбонатных отложений, теплолюбивый тип морской фауны. Влажные тропические условия характерны для значительной части континентов как северного, так и южного полушария. В среднем и особенно позднем карбоне отчетливо проявляется климатическая зональность. Одной из характерных особенностей этого времени является значительное похолодание и появление в южном полушарии крупных ледниковых покровов, что в свою очередь привело к резкому сокращению субтропического и тропического поясов и общему понижению температуры. Даже в экваториальном поясе средние температуры в позднем карбоне понизились на 3-5°C. Также вместе с похолоданием в ряде областей появились признаки иссушения климата.

Пермский период (285-230 млн. лет)

Климат пермского периода характеризовался резко выраженной зональностью и возрастающей засушливостью. В целом можно сказать, что он был близок к современному. Для ранней перми, за исключением западного полушария, выделяются тропический, субтропический и умеренный пояса с различным режимом увлажнения. В начале периода продолжалось оледенение, начавшееся в карбоне. Оно было развито на южных материках. Постепенно климат становится очень сухим. Пермь характеризуется наиболее обширными пустынями в истории планеты: пески покрывали даже территорию Сибири.

3. Климат мезозоя

Триасовый период (230-190 млн. лет)

В триасовый период на Земле господствовал равнинный рельеф, который предопределил широкое распространение однотипных климатов на обширных площадях. Климат позднего триаса характеризовался высокими температурами и резко возросшей степенью испаряемости. Для эпохи раннего и среднего триаса трудно провести термическую зональность, так как практически повсеместно распространены показатели только высоких температур. Относительно прохладные условия существовали на крайнем северо-востоке Евразии и на северо-западе Североамериканского континента. Ландшафты суши оставались опустыненными, а растительность произрастала только на обводненных низменностях. Мелкие моря и озёра интенсивно испарялись, из-за чего вода в них стала очень солёной.

Юрский период (190-135 млн. лет)

В течение ранней и средней юры существовала не только термическая зональность, но и зональность, вызванная различием во влажности. В среднеюрскую эпоху существовали тропический, субтропический и умеренный пояса с различным режимом увлажнения. В пределах тропического и экваториального поясов происходило интенсивное химическое выветривание, произрастала теплолюбивая растительность, а в мелководных морях обитала тропическая фауна. В позднеюрскую эпоху по характеру температурного режима выделяются тропические, субтропические и умеренные пояса. Температура для позднеюрской эпохи колебалась в пределах 19-31,5°C. Для позднеюрской эпохи отсутствуют достоверные индикаторы, позволяющие выделить экваториальный пояс. Вероятно, экваториальные условия с сезонным увлажнением существовали в основном в Бразилии и Перу. На Африканском континенте и в Южной Евразии в экваториальной части, вероятно, преобладали пустынные ландшафты.

Меловой период (135-65 млн. лет)

В течение меловой эпохи на Земле существовали экваториальный, обширный тропический, субтропический и умеренный пояса.70 миллионов лет назад Земля охлаждалась. На полюсах сформировались ледяные шапки. Зимы становились суровее. Температура падала местами ниже +4 градусов. Для динозавров мелового периода этот перепад был резким и весьма ощутимым. Такие колебания температуры были вызваны расколом Пангеи, а затем Гондваны и Лавразии. Уровень моря поднялся и опустился. Струйные течения в атмосфере изменились, вследствие чего изменились и течения в океане. В конце мелового периода температура стала резко подниматься. Существует гипотеза, согласно которой причиной этих изменений являлись океаны: вместо того, чтобы поглощать тепло они, возможно, отражали его обратно - в атмосферу. Тем самым они вызвали парниковый эффект.

4. Климатический оптимум

Около 15 тыс. лет назад началось потепление. Ледниковый покров стал уменьшаться и отступать. Вслед за ним перемещались растения, которые постепенно осваивала все новые и новые ареалы. На протяжении климатического оптимума площадь морских полярных льдов в Северном Ледовитом океане значительно уменьшилась. Средняя температура вод в Арктике была на несколько градусов выше, чем в настоящее время. О наличии сравнительно высоких температур в то время свидетельствует существенное расширение ареала обитания некоторых животных. Теплый климат в Европе способствовал перемещению на север многих видов растений. В течение климатического оптимума сильно повысилась граница линии снегов. В горах леса поднялись почти на 400-500 м выше современного уровня. Если температура в период климатического оптимума в средних широтах повсеместно повысилась, то влажность менялась очень неравномерно. Она увеличивалась на севере европейской части России, а южнее 50-х широт она, наоборот, снижалась. В связи с этим ландшафты степей, полупустынь и пустынь располагались севернее современных. В Средней Азии, на Ближнем и Среднем Востоке влажность во время климатического оптимума была намного выше, чем в настоящее время. Теплый и влажный климат всего 10 тыс. лет назад существовал во всех ныне засушливых областях Азии и Африки.

Стоит обратить внимание на историю пустыни Сахара. Примерно 10- 12 тыс. лет назад на юге нынешней Сахары располагались два огромных пресных озера с густой тропической растительностью на берегах, не уступавшие по своим размерам современному Каспийскому морю. Однако благоприятный период климатического оптимума быстро подошел к концу. Все чаще стала появляться засуха, и наконец, под напором песков растительность исчезла, реки и озера высохли.

Следы потепления хорошо сохранились даже в Антарктиде. В частности, это следы водной эрозии, показывающие, что временами лед в Антарктиде оттаивал, и потоки воды размывали талый грунт.

Во время климатического оптимума было не только тепло, но и влажно, особенно в тех районах, которые в настоящее время принято считать засушливыми. Общее потепление привело к смещению к полюсам климатических поясов, изменилась атмосферная циркуляция. На ныне засушливые области выпадало большое количество осадков. Если внимательно изучить на карте поверхность современных пустынь, хорошо заметны сухие русла, по которым ранее протекали реки, и блюдцеобразной формы низины, бывшие в прошлом озерами.

Климат оказывал прямое воздействие на хозяйственную деятельность людей. С началом климатического оптимума наступает один из самых благоприятных этапов в жизни человечества. Для этого периода характерен не только высокий уровень изготовления орудий из камня, но и переход на оседлый образ жизни. Возникновение земледелия и скотоводства было связано не только с изменением климатических условий, но и с неразумной хозяйственной деятельностью. Благоприятный климат способствовал широкому распространению лесов и диких животных. Люди искали, добывали и потребляли в пищу то, что было не сложно достать, что давала природа. Но взамен ничего не создавали. С течением времени количество животных, особенно крупных, стало сокращаться. Людям проще было вместе убить крупное животное, чем долго выслеживать несколько мелких. Кроме того, охотники убивали наиболее сильных и приспособленных животных, а больные и старые доставались хищникам. Тем самым первобытные люди подрывали основу воспроизводства животных.

Неуспешная охота, длительные переходы в поисках животных, количество которых сильно сокращалась, побудили древних людей начать одомашнивать животных. Древнейшими районами одомашнивания были территории нынешней пустыни Сахары, междуречье Тигра и Евфрата, Инда и Ганга. Племена скотоводов в первое время кочевали, чтобы найти пригодные пастбища. Численность скота увеличивалась, стало тяжелее находить открытые участки. Скотоводы, как и земледельцы, стали жечь леса и использовать свободную землю для пастбищ и пашен. Освоение земель в зонах, подверженных климатическим изменениям, приводило к нарушению веками сложившегося равновесия. Изменялся влагооборот и температурный режим Земли. Массовый выпас скота способствовал быстрой деградации почвенного покрова. Уничтоженные леса, саванны и пастбища не восстанавливались. При наступлении засухи в связи с наступающим похолоданием в областях некогда пышных лесов и саванн возникли полупустынные и пустынные ландшафты.

Этот период можно назвать первым экологическим кризисом. В дальнейшем неразумное хозяйствование и вмешательство человека во многие природные процессы не раз приводили к весьма нежелательным результатам, некоторые заканчивались катастрофами.

5. Климат средневековья

Климатический оптимум окончился во II тыс. до н. э. Наступило похолодание, которое продолжалось вплоть до IV в. н. э. После этого на Земле вновь стало теплее. Теплый период продолжался с IV по XIII в., т. е. охватил раннее средневековье.

В Европе растительность средиземноморья уже не смогла преодолеть Альпы. Но все-таки почти на сотню километров к северу переместились границы произрастания теплолюбивой растительности. В Исландии снова стали выращивать зерно. Виноград выращивали на всем южном побережье Балтийского моря и даже в Англии. Самый пик потепления в Исландии пришелся на XI- XII вв. Было тепло везде: в Америке и в Азии. Древние летописи Китая сообщают, что в VII-X вв. в долине Хуанхэ росли мандарины, это означает, что климат этих территорий был субтропическим, а не умеренным, как в настоящее время. В период малого климатического оптимума влажный климат господствовал в Кампучии, Индии, странах Ближнего и Среднего Востока, Египте, Мавритании и странах, расположенных на юге пустыни Сахара.

Развитие человеческого общества, различные события в жизни народов и государств, межгосударственные отношения документально хорошо зафиксированы в Европе. Многие народы населяли этот континент в раннем средневековье, но в качестве примера остановимся на жизни викингов, так как их саги рассказывают много о природных условиях конца I и начала II тыс. Выходцы из Скандинавии, викинги, в России их называли варягами, совершали дальние переходы, захватывали чужие страны и осваивали новые земли. Завоеваниям и переходам викингов способствовало потепление климата. В X в. викинги открыли Гренландию. Своим названием этот остров обязан тем, что в то время он представился викингам в виде безбрежного зеленого ковра. На 25 судах 700 человек со скарбом и скотом переплыли Северную Атлантику и основали в Гренландии несколько крупных поселений. Поселенцы в Гренландии занимались скотоводством и, вероятно, возделывали зерновые. Трудно себе представить, что Гренландия, этот безмолвный и покрытый толстым ледяным панцирем остров, всего тысячу лет назад мог быть цветущим. Однако на самом деле это было так. Викинги пробыли в Гренландии недолго. Под натиском наступающего льда и развивающегося похолодания они вынуждены были покинуть этот огромный остров. Лед хорошо сохранил дома, хозяйственные постройки и предметы утвари викингов, а также следы пребывания скота и даже остатки зерновых.

На небольших деревянных судах, которые обладали прекрасными мореходными качествами, викинги совершали плавание не только в западном направлении и доплывали до берегов Канады, но и плавали далеко на север. Они открыли Шпицберген, неоднократно входили в Белое море и достигали устья Северной Двины. Все это дает основание считать, что в начале II тыс. в Арктике вероятнее всего, многолетний толстый лед отсутствовал. На Шпицбергене недавно обнаружены остатки ископаемой тундровой почвы, имеющей возраст всего 1100 лет. Следовательно, в X-XI вв. и даже раньше на Шпицбергене не только отсутствовал ледниковый покров, но и располагались тундровые и лесотундровые ландшафты.

Причины малого климатического оптимума средневековья:

1.Повышенная солнечная активность

.Редкие извержения вулканов

.Периодические колебания Гольфстрима, связанные с изменением солености океанской воды, которая в свою очередь зависит от изменений объемов ледников

6. Малый ледниковый период

После теплой эпохи наступило новое похолодание, которое получило название малого ледникового периода. Этот период продолжался с XIV до конца XIX в. Малый ледниковый период делится на три фазы.

Первая фаза (XIV-XV века)

Исследователи полагают, что наступление малого ледникового периода было связано с замедлением течения Гольфстрима около 1300 года. В 1310-х годах Западная Европа пережила настоящую экологическую катастрофу. После традиционно тёплого лета 1311 года последовали четыре хмурых и дождливых лета 1312-1315 годов. Сильные дожди и необыкновенно суровые зимы привели к гибели нескольких урожаев и вымерзанию фруктовых садов в Англии, Шотландии, северной Франции и Германии. Зимние заморозки стали поражать даже северную Италию. Прямым следствием первой фазы малого ледникового периода стал массовый голод первой половины XIV века.

Примерно с 1370-х годов температура в Западной Европе стала медленно повышаться, массовый голод и неурожаи прекратились. Однако холодное, дождливое лето было частым явлением на протяжении всего XV века. Зимой часто наблюдались снегопады и заморозки на юге Европы. Относительное потепление началось только в 1440-е годы, и оно сразу привело к подъёму сельского хозяйства. Однако температуры предшествовавшего климатического оптимума восстановлены не были. Для Западной и Центральной Европы снежные зимы стали обычным явлением.

Существенным было влияние малого ледникового периода и на Северную Америку. На восточном побережье Америки было чрезвычайно холодно, в то время как центральные и западные районы территории современных нам США стали настолько сухими, что Средний Запад превратился в регион пыльных бурь; горные леса полностью выгорели.

В Гренландии стали наступать ледники, летнее оттаивание грунтов становилось всё более кратковременным, и к концу века здесь прочно установилась вечная мерзлота. Выросло количество льда в северных морях, и предпринимавшиеся в последующие века попытки достигнуть Гренландии обычно заканчивались неудачей.

Вторая фаза (XVI век)

Вторая фаза ознаменовалась временным повышением температуры. Возможно, это было связано с некоторым ускорением течения Гольфстрима. Другое объяснение «межледниковой» фазы XVI века - максимальная солнечная активность. В Европе вновь было зафиксировано повышение среднегодовых температур, хотя уровень предшествовавшего климатического оптимума достигнут не был. В некоторых летописях даже упоминаются факты «бесснежных зим» середины XVI века. Однако приблизительно с 1560 года температура начала медленно понижаться. По-видимому, это было связано с началом снижения солнечной активности. 19 февраля 1600 года произошло извержение вулкана Уайнапутина, сильнейшее за всю историю Южной Америки. Считается, что это извержение было причиной больших климатических изменений в начале XVII века.

Третья фаза (условно XVII - начало XIX века)

Третья фаза стала наиболее холодным периодом малого ледникового периода. Пониженная активность Гольфстрима совпала по времени с наиболее низким после V в. до н. э. уровнем солнечной активности. После сравнительно тёплого XVI века в Европе резко снизилась среднегодовая температура. Глобальная температура понизилась на 1-2 градуса по Цельсию. На юге Европы часто повторялись суровые и продолжительные зимы, в 1621-1669 годах замерзал пролив Босфор, а зимой 1708-1709 годов у берегов замерзало Адриатическое море. По всей Европе наблюдался всплеск смертности.

Новую волну похолодания Европа пережила в 1740-е годы. В это десятилетие в ведущих столицах Европы - Париже, Петербурге, Вене, Берлине и Лондоне - отмечались регулярные метели и снежные заносы. Во Франции неоднократно наблюдалась снежная пурга. В Швеции и Германии, по свидетельствам современников, сильные метели нередко заметали дороги. Аномальные морозы отмечались в Париже в 1784 году. До конца апреля город находился под устойчивым снежным и ледовым покровом. Температура колебалась от -7 до -10 °C.

Причины малого ледникового периода:

1.Усиление активности вулканов, пепел которых затмевал солнечный свет

.Понижение солнечной активности

.Замедление Гольфстрима

7. Климат ближайшего будущего

Каким же будет климат? Одни считают, что на планете будет похолодание. Конец XIX и XX столетие - это передышка, подобная той, какая была в средние века. После потепления температура вновь понизится и наступит новый ледниковый период. Другие говорят, что температуры будут непрерывно повышаться.

В результате хозяйственной деятельности человека в атмосферу во все возрастающем количестве поступает углекислый газ, создающий тепличный эффект; Окислы азота вступают в химические реакции с озоном, разрушают преграду, благодаря которой существует на Земле не только человечество, но и все живое. Хорошо известно, что озоновый экран препятствует проникновению ультрафиолетового излучения, которое пагубно воздействует на живой организм. Уже сейчас в крупных городах и промышленных центрах повышена тепловая радиация. В ближайшем будущем этот процесс усилится. Тепловые выбросы, в настоящее время оказывающие влияние на погоду, в будущем будут интенсивнее воздействовать на климат.

Установлено, что в земной атмосфере прогрессивно снижается количество углекислого газа. В течение всей геологической истории содержание этого газа в атмосфере довольно сильно менялось. Было время, когда углекислого газа в атмосфере было в 15-20 раз больше, чем в настоящее время. Температура Земли в этот период была довольно высокой. Но стоило количеству углекислоты в атмосфере снизиться, как температуры понижались.

Прогрессивное снижение углекислого газа в атмосфере началось около 30 млн. лет назад и продолжается ныне. Расчеты показывают, что уменьшение атмосферной углекислоты будет происходить и в будущем. В результате снижения количества углекислого газа произойдет новое сильнейшее похолодание, наступит оледенение. Это может случиться через несколько сотен тысяч лет.

Это достаточно пессимистическая картина будущего нашей Земли. Но здесь не учитывается влияние хозяйственной деятельности человечества на климат. А оно настолько велико, что равноценно некоторым природным явлениям. В предстоящие десятилетия основное воздействие на климат будут оказывать, по крайней мере, три фактора: скорость роста выработки различных видов энергетики, главным образом тепловой; увеличение содержания углекислого газа в атмосфере в результате активной хозяйственной деятельности людей; изменение концентрации атмосферного аэрозоля.

В наше столетие естественная убыль атмосферной углекислоты не только была приостановлена в результате хозяйственной деятельности человечества, но в 50-е и 60-е годы начали медленно повышаться концентрации углекислого газа в атмосфере. Это было обусловлено развитием промышленности, резко возросшим количеством сжигаемого топлива, необходимого для выработки тепла и энергии.

Значительное влияние на содержание атмосферной углекислоты и формирование климата оказывают вырубки лесных массивов, продолжающиеся во все возрастающих размерах, как в тропических странах, так и в умеренном поясе. Уменьшение площади лесных массивов приводит к двум весьма нежелательным для человечества последствиям. Во-первых, сокращается процесс переработки углекислого газа и выделение растениями свободного кислорода в атмосферу. Во-вторых, при вырубке лесов, как правило, оголяется земная поверхность, а это приводит к тому, что солнечная радиация отражается сильнее и вместо нагревания и сохранения тепла в приземной части поверхность, наоборот, охлаждается.

Однако при прогнозе климата будущего надо исходить из реально существующих тенденций, вызванных хозяйственной деятельностью человека. Анализ многочисленных материалов по антропогенным факторам, воздействующим на климат, позволил советскому ученому М.И. Будыко еще в начале 70-х годов дать достаточно реалистический прогноз, согласно которому увеличивающаяся концентрация атмосферной углекислоты приведет к повышению средних температур приземной части воздуха к началу XXI в. Этот прогноз в то время был практически единственным, так как многие климатологи считали, что процесс похолодания, начавшийся в 40-е годы нынешнего столетия, будет продолжаться. Время подтвердило правильность прогноза. Еще 25 лет назад содержание углекислого газа в атмосфере составляло 0,029 %, но за прошедшие годы оно увеличилось на 0,004%. Эта, в свою очередь, привело к возрастанию средних глобальных температур почти на 0,5°C.

Каким образом распределятся температуры на земном шаре после повышения? Наибольшие изменения температуры приземной части воздуха будут происходить в современных арктическом и субарктическом поясах в зимний и осенний сезон. В Арктике средняя температура воздуха в зимний сезон возрастет почти на 2,5- 3°C. Такое потепление в области развития морских арктических льдов приведет к их постепенной деградации. Таяние начнется в периферических частях ледникового щита и медленно будет смещаться в центральные районы. Постепенно толщина льда и площадь ледяного покрова будут уменьшаться.

В связи с изменением температурного режима в ближайшие десятилетия должен стать другим и характер водного режима земной поверхности. Глобальное потепление на планете всего на 1° приведет к уменьшению количества осадков в значительной части степной и лесостепной зон умеренного климатического пояса примерно на 10-15 % и к увеличению примерно на такую же величину увлажненной зоны в субтропическом поясе. Причины такого глобального изменения заключаются в существенном изменении атмосферной циркуляции, которая происходит в результате уменьшения разности температур между полюсами и экватором, между океаном и континентами. В период потепления таяние льдов в горах и особенно в полярных областях вызовет повышение уровня Мирового океана. Увеличившаяся площадь зеркала водной поверхности будет оказывать сильное влияние на формирование атмосферных фронтов, облачности, увлажненности и в значительной степени повлияет на рост испаряемости с поверхности морей и океанов.

Предполагается, что в первой четверти XXI в. в тундровой зоне, которая к тому времени полностью исчезнет и заменится таежной, осадки в основном будут выпадать в виде дождей и общая сумма осадков намного превысит современные. Она достигнет величины 500-600 мм в год. Учитывая, что средние летние температуры в современной тундровой зоне повысятся до 15-20°С, а средние зимние - до минус 5-8 °С, эти области перейдут в пояс умеренного климата. Здесь возникнут ландшафты хвойных лесов (таежная область), но не исключена возможность появления зоны смешанных лесов.

При развитии потепления в Северном полушарии расширение географических или ландшафтно-климатических областей будет происходить в северном направлении. Сильно расширятся области равномерного и переменного увлажнения. Что же касается областей с недостаточным увлажнением, то смена температурного режима отразится на миграции областей пустынь и полупустынь. Увеличивающееся увлажнение в тропических и экваториальных областях вызовет постепенно сокращение пустынных и полупустынных ландшафтов. Они будут сокращаться на южных границах. Однако взамен этого произойдет расширение их к северу. Засушливые области как бы будут мигрировать к северу. Предполагается также расширение в пределах умеренного пояса лесостепных и степных областей за счет сокращения зоны широколиственных лесов.

8. Влияние климата на развитие цивилизации

климат ледниковый докембрийский

Хозяйственная деятельность человека во многом зависит от климата и определяется им. На заре развития человеческого общества климат был одним из главных факторов, который определял выбор человеком мест обитания и охоты, мест собирания, а в дальнейшем и выращивание определенных продуктов питания и т.д. Климат оказывал влияние даже на развитие цивилизации. Так, в период потепления исландские поселенцы посылали своих колонистов на запад Гренландии. В результате похолодания колония в Гренландии пришла в упадок, а в дальнейшем усиление холода привело к уничтожению и основных колоний норманнов в Исландии.

Последовательное усиление засухи на территории Ближнего и Среднего Востока, происходившее в 1 тысячелетии до н.э., привело к уничтожению многих крупнейших для своего времени городов и поселений. Многие из них в дальнейшем оказались погребенными под слоем песка наступающих пустынь. Следовательно, изменение климата в ту или иную сторону приводило к весьма серьезным последствиям для развития цивилизаций.

Исторические данные дают огромный материал, свидетельствующий о том, что похолодание или засуха в древности приводили к резкому сокращению сельскохозяйственной продукции и в связи с этим периодически наступали голодные годы.

Согласно многочисленным оценкам климатологов, изменяющийся климат может оказать влияние на производство продовольствия, как в региональном, так и в глобальном масштабе. Так, например, после второй мировой войны урожайность зерновых культур возросла вследствие внедрения новой технологии в обработке почвы, возделывания, правильного внесения необходимого количества удобрений, вывода новых засухоустойчивых и морозоустойчивых сортов и т.д. В последнее десятилетие мировое продовольственное производство росло на 3% в год главным образом за счет ввода новых площадей под сельскохозяйственные угодья. Но вместе с тем прирост продовольственного производства, происходивший в течение 60-х годов 20 в., резко снизился в начале 70-х годов и главным образом в 1972 г. в результате неблагоприятного влияния климатических аномалий.

Большое влияние оказывает климат на распределение водных и энергетических ресурсов. Не вызывает сомнения тот факт, что колебания климата выражаются и в изменении циркуляции атмосферы, общего количества атмосферных осадков, режима выпадения осадков и общего количества речного стока. Несмотря на то, что системы водоснабжения и водохранилища спроектированы с определенными запасами, учитывающими погодные изменения в связи с возможными изменениями режима выпадения атмосферных осадков в будущем, в регионах, расположенных в засушливом климате, могут возникнуть большие проблемы с водоснабжением населенных пунктов и промышленных объектов.

В определенной мере изменения климата, как в сторону похолодания, так и потепления в будущем внесут свои коррективы в выработку и потребление энергии. Невозобновляемость топливных ресурсов и неуклонное их сокращение с течением времени создают дополнительные проблемы, которые особенно рельефно выражаются при наступлении похолоданий.

Несмотря на столь очевидную зависимость хозяйственной деятельности человека от климата, технические средства, уровень развития науки и особенно рост технических возможностей в обозримом будущем могут сильно изменить характер воздействия климатических изменений.

Заключение

Рассматривая процесс формирования и развития климата Земли с исторической стороны, можно прийти к выводу о том, что в течение последних 600 млн. лет климат неоднократно с определенной периодичностью менялся. В соответствии с климатическими колебаниями происходило изменение природных условий, менялся состав атмосферы, развивалась органическая жизнь, расширялись ареалы обитания растений и животных. С течением времени возникали новые типы климата и неизвестные раннее ландшафтно-климатические условия.

Многочисленные исследования климатологов разных стран свидетельствуют о том, что хозяйственная деятельность человека, связанная с сжиганием ископаемого топлива во все возрастающем количестве, а также сокращение лесных массивов в конечном счете приведут к изменению химического состава атмосферы. Можно ожидать, что в ближайшие десятилетия концентрация углекислого газа в атмосфере возрастет до полутора, а в первой четверти 21 века - почти в 2 раза по сравнению с современной эпохой. Для надежного прогнозирования, и, главное, для определения генерального направления хозяйственной деятельности человека в ближайшие десятилетия необходимо правильно представить себе не только характер или тенденцию изменения температуры, но и дать объективную характеристику ожидаемых изменений в природных условиях. Этому неоценимую помощь оказывает определение времени существования аналогичных климатических условий в геологическом прошлом и сопоставлении природных условий с предполагаемым в будущем.

Список первоисточников

1. Ясаманов Н.А. Занимательная климатология. 1989.

Ясаманов Н.А. Древние климаты Земли. 1985

Википедия - свободная энциклопедия. http://ru.wikipedia.org/wiki/Малый_ледниковый_период

Http://www.fio.vrn.ru/2004/7/index.htm

BBC «Климатические войны» (документальный фильм) 2008

https://www.сайт/2018-02-14/chlen_korrespondent_ran_o_klimate_zemli_v_proshlom_i_buduchem_globalnom_poholodanii

«Даже Илон Маск, боюсь, изменить этого не способен»

Член-корреспондент РАН о климате Земли в прошлом и будущем глобальном похолодании

Как менялся климат на Земле в древние эпохи и возможно ли по этим накопленным учеными данным предсказать, что будет происходить с планетой в ближайшие сто или тысячу лет? На эти вопросы в рамках цикла «Открытый лекторий РАН» ответил сотрудник лаборатории палеоэкологии Института экологии растений и животных Уральского отделения РАН, член-корреспондент Николай Смирнов. Оказалось, что на Урале бывало и жарче. Каких-то 70 тыс. лет назад в районе нынешнего Екатеринбурга можно было встретить дикобразов, а на Печоре жили выхухоли. Прогноз на будущее тоже неплохой — над затопленным Екатеринбургом будут на льдинах плавать белые медведи, а потом снова вернутся дикобразы. Надо только набраться чуть-чуть терпения.

Наука это «по проезжающим мимо машинам судить об устройстве двигателя»

Насколько вообще прошлое важно для настоящего и будущего? На этот счет существует громадное количество разных высказываний. Но вот вопрос — что нам надо практически знать из прошлого, чтобы понять современную ситуацию и предсказывать будущее? На самом деле ответ отнюдь не очевиден.

Реконструкции отдельных этапов прошлого, которыми занимаемся и мы в том числе, по мере накопления исследованных материалов дают возможность установить закономерности и динамику процессов. В этом случае мы имеем возможность распознавать уже не отдельные периоды, а вычленять закономерности смены этапов, скорость процессов и иногда причины.

Однако известный палеонтолог Джордж Симпсон еще в 40-е годы прошлого века в одной из своих работ высказал интересную мысль: «Генетики, разглядывая, как дрозофилы резвятся в пробирке, думают, что они изучают эволюцию. А палеонтолог похож на человека, стоящего на перекрестке оживленных улиц, и полагает, что по проезжающим мимо машинам может судить об устройстве двигателя внутреннего сгорания». Проще говоря, для того, чтобы разобраться, как устроена живая природа, надо понимать очень много условий, и зачастую ученые переоценивают свои возможности.

Давайте посмотрим, может, действительно Симпсон был прав, и мы правда слишком много хотим от науки?

Что такое «климатический оптимум голоцена»

Для начала немного терминологии. Плейстоцен — это эпоха четвертичного периода, которая началась примерно 2,5 млн лет тому назад и закончилась 15 тыс. лет тому назад. Выделяется поздний плейстоцен — это последний ледниковый период, примерно 120 - 15 тыс. лет тому назад. Далее идет голоцен — межледниковый период. Он начался вслед за плейстоценом и в нем мы сейчас живем. Голоцен, в свою очередь, также подразделяется. Из периодов голоцена чаще всего упоминается атлантик, 9-6 тыс. лет назад — наиболее теплый период голоцена, который еще называют климатическим оптимумом.

Вице-президент РАН о синтетическом мире, в котором живет человек XXI века

Самый сложный вопрос: как разобраться в динамике происходящих процессов? Тем более что они имеют разный масштаб, а разный масштаб, в свою очередь, имеет в своей основе разные механизмы. Итак, историческая динамика. Это изменения, интервалы которых исчисляются сотнями лет. Географическая динамика. Изменения исчисляются тысячами лет. Характеризуются сдвигами границ природных зон. Более крупный масштаб — геологическая динамика, когда возникают новые природные зоны и типы климата, вызывающие массовые вымирания видов и появление новых. В этом масштабе мы имеем дело с изменением конфигурации материков и орбиты Земли.

Были ли леса на Ямале

Сейчас по изотопам льда из проб, взятых на станции «Восток» в Антарктике, мы знаем о всех процессах за последние 360 тыс. лет. Они показывают, что средняя температура там колебалась от плюс 4 до минус 8 градусов Цельсия. И также ясно, что эта изменчивость порождена процессами, связанными с изменениями положения орбиты нашей планеты.

Еще одна зарисовка. Сдвиг северной границы леса, зафиксированный по данным, полученным с полуострова Ямал. В атлантике граница лета распространялась до 68,5 градуса северной широты. И это существенно дальше, чем сейчас. До сих пор на Ямале находят ископаемую древесину. Потом она резко сдвигается на юг и остается такой сейчас.

Теперь о процессах, которые отслеживаются в пределах сотен лет. Кое-что мы можем отследить совершенно элементарно — по фотографиям. В частности, нашими специалистами одно и то же место на Приполярном Урале снималось с 1977 года. И если на снимках тех лет, запечатлена тундра, то на снимках последних лет там уже подрос приличный лесок. Такие же процессы мы фиксируем на Южном Урале по хребту Таганай, где происходит серьезное смещение верхней границы леса в горах.

О чем это все говорит нам? Я не буду углубляться в климатологию, это отдельно развивающаяся отрасль знания. Но некоторых моментов коснусь. Тем более что многие процессы сейчас трактуются излишне упрощенно. Повысилась температура Земли, соответственно, сдвинулась граница леса. На этом часто ставится точка. На самом деле современная климатология — это очень развитые математические модели, учитывающие массу составляющих климата Земли и влияние совершенно разных аспектов и факторов.

Факторы изменения климата. Прежде всего надо упомянуть о таком факторе, как изменение активности Солнца. Изменение параметров орбиты Земли — еще один фактор. Дальше - изменение взаимного расположения и размеров материков и океанов. Изменение прозрачности и газового состава атмосферы. Вулканическая активность. Концентрация газов, в том числе парниковых, и изменение отражательной способности поверхности Земли. Количество тепла, имеющегося в глубине океана.

Сейчас, кстати, все более очевидным становится то, что именно океан играет первостепенную роль в динамике климата. И основное здесь - океанические течения, из которых на слуху только Гольфстрим. Между тем Гольфстрим - это лишь одна из веточек Североатлантического течения, которая много раз меняла свои характеристики. При этом именно Гольфстрим определяет климат всей Европы.

О чем могут рассказать кости тушканчика, лемминга или гиены

Вернемся к палеонтологии. Одним из самых зарекомендовавших себя способов определения изменений климата прошлого является споро-пыльцевой метод. Пыльца растений оседает, попадает в отложения, там прекрасно сохраняется, и, извлекая ее, можно восстановить характеристики древней растительности. Она в свою очередь маркирует природно-климатические условия конкретной местности в конкретном периоде прошлого.

Еще одно направление — палеоэнтомология. По мельчайшим сохранившимся останкам хитина насекомых специалисты определяют их вид и, соответственно, также делают вывод о том, какие природно-климатические условия здесь были в древности. Таких специалистов на весь СССР было четыре, сейчас в стране осталось двое. Один из них работает в нашем институте.

Наконец, многое нам могут сказать кости животных, которые мы находим в древних слоях. Тем более что останки млекопитающих - это один из самых массовых видов находок, которые нам удается делать.

О чем нам могут рассказать кости животных? Классический пример - конец ледниковой эры, когда происходит практически полное вымирание так называемых «гигантов»: мамонтов, шерстистого носорога, северного оленя, гигантских ленивцев, донского зайца. Надо понимать, что есть животные виды, которые морфологически весьма специализированы и их присутствие является индикатором температуры окружающей среды или других природно-климатических условий.

Ясно, что тушканчики в холодном климате жить не смогут. То же самое дикобраз. Напротив, песец не сможет жить в жарком поясе. Один из видов леммингов, к примеру, не может жить без зеленых мхов. А зеленым мхам, в свою очередь, нужна достаточная влажность. Таким образом, эти лемминги являются природным гидрометром. То же самое выхухоль - она живет только в не промерзающей водной среде. Сейчас ареал ее обитания Дон. А когда мы находим останки этого животного в бассейне Печоры, то это уже повод для статьи в серьезный академический журнал РАН. Еще один пример — гиена. Это животное - индикатор насыщенных биосистем, обладающих достаточным количеством пищи для них.

К примеру, в плейстоцене гиены жили здесь, на Урале, на широте Екатеринбурга и существенно севернее. Понять это довольно сложно. Тем более что тогда в одном месте жила крупная плейстоценовая фауна, лемминги и обитатели современных степей. Аналоги такой мозаики, смешанных тундрово-степных сообществ сохранились на северо-востоке нашей страны. Другая версия — это была своеобразная зона, которая не имеет аналогов сейчас. Ее называют сейчас «мамонтовая степь».

Где и когда умер последний мамонт

Я это все к тому, что, разбираясь с ледниковым периодом, мы искали аналоги, которые позволят понять ситуацию нынешнего дня и дать прогноз на будущее, а нашли абсолютно безаналоговый пример. Пример того, как сложно приходится науке.

Еще один пример того же самого. Накопленные нами данные показывают, что на острове Врангеля и Чукотке мамонты жили еще около 3 тыс. лет назад. При том, что в Западной Европе они вымерли около 10 тыс. лет назад. А большерогий олень на Урале дожил до 6 тыс. лет. Это четко свидетельствует о том, что процесс вымирания плейстоценовой фауны шел по Земле не одновременно. Это надо тоже учитывать.

Перспективное направление сейчас - это изучение ДНК ископаемых животных. В нашей стране хорошо работающих в этом направлении лабораторий нет. За рубежом тоже пока немного. Но данные, которые удается получать, очень любопытны. Например, исследования тех же леммингов показали, что 25 тыс. лет назад была масса гаплотипов этого животного. Потом количество гаплотипов сокращалось и к настоящему периоду их осталось совсем ничего.

Особое наше удивление когда-то вызвала находка костей ископаемого дикобраза на Северном Урале с возрастом в несколько десятков тысяч лет. Такая находка способна выбить из седла любого исследователя. Стали разбираться, и пришло понимание, что мы имеем дело с еще одним периодом межледниковья. Помимо дикобраза на Урале в этот период жил такой вид, как красные волки. Сейчас он внесен в «Красную книгу», а встретить его в живой природе можно только в Гималаях и Индии.

Где мы находим этим кости? Прежде всего, в пещерных отложениях. На Южном Урале мы копали известную Игнатьевскую пещеру, где были найдены рисунки древнего человека. В Свердловской области — грот Бобылек. Многое из того, что мы находим, аналогов не имеет.

Интересные результаты дает изотопный анализ кости. Например, мы проводили такой анализ для зубов ископаемого бизона из грота Бобылек. По изотопам кислорода в эмали зубов мы смогли определить разницу между летними и зимними температурами в течение двух лет жизни животного возрастом 20 тыс. лет. Также можно работать и с изотопом углерода. В итоге мы получаем картину смены влажности и температуры в древности.

«Когда-нибудь здешними обитателями будут пингвины»

Итак, данные о прошлом — помогут они нам с пониманием настоящего и будущего или, наоборот, навредят? Предлагаю вам ненаучный экскурс в будущее. Тем более что через 100 лет меня точно не будет, и к ответственности меня уже никто не привлечет (смеется).

Нам точно известно, что Екатеринбург сейчас находится в типичном межледниковье. Совершенно очевидно, что за этим последует очередной ледниковый период. Такова цикличность развития. Вопрос остается, когда это случится. Голоцен уже сейчас длится 10 тыс. лет. Мы пережимаем глобальное потепление сейчас, но от этого только один шаг к глобальному похолоданию. Это невзирая на антропогенное воздействие. Я совсем не удивлюсь, если когда-нибудь здешними обитателями будут пингвины. Они и сейчас в Южном полушарии распространены до Экватора практически. Им до нас осталось дойти совсем чуть-чуть.

Правда, пока речь идет все-таки о потеплении. И самое тяжелое, что может случиться, это таяние полярных льдов и повышение уровня мирового океана. Надеюсь, по крайней мере, что на нашем веку мы не увидим белых медведей, плавающих на льдинах над залитой океаном площадью 1905 года.

Каким будет лето, чего не может даже Илон Маск и что заставит людей покинуть Урал

Вопрос из зала: Могут ли ваши коллеги дать точный прогноз погоды — будет следующий год засушливым или дождливым?

Смирнов: Сейчас без всякого юмора. Руководитель нашей дендрохронологической лаборатории Степан Григорьевич Шиятов занимается проблематикой погоды. Он профессионал высочайшего класса, и для некоторых территорий, где хорошо считываются результаты по кольцам деревьев, имеет опыт точных предсказаний. Например, для Оренбургской области Шиятов неоднократно давал заключения властям о том, что сеять зерно бесполезно, так как будет сильная засуха. Совпадения в прогнозах были всегда очень хорошие. Его прогнозов на будущий год я, правда, не знаю.

Вопрос из зала: Вы сказали о неизбежном переходе от глобального потепления к глобальному похолоданию, какие механизмы это регулируют?

Смирнов: На протяжении 360 тыс. лет потепления всегда сменялись похолоданиями и наоборот. Антропогенное воздействие не способно этого изменить, даже Илон Маск, боюсь, изменить этого не способен.

Вопрос из зала: Мы температурные показатели климатического оптимума, атлантика, перешагнули, климат у нас жарче сейчас или холоднее?

Смирнов: Тонкий вопрос. Климат — это некая обобщающая характеристика за промежуток времени. И говорим мы прежде всего о климате регионов. Самая чувствительная полоса к изменению климатических режимов — высокие широты, Арктика. Там углеводороды, и сейчас эта полоса переходит в сферу геополитических интересов стран. Где начинается политика, наукой уже не пахнет. Да, фиксируется таяние льдов. Но северная граница леса до сих пор особенно никуда не сдвинулась. Важная штука, как ведет себя газовый состав атмосферы в ответ на эти температурные колебания. Было даже несколько скандалов по поводу публикаций на эту тематику. Авторам уже приходилось оправдываться, что никаких политических заказов они не выполняли.

Но если ответить совсем просто, новый атлантик мы по биологическим эффектам, конечно же, не переживаем. Нам до атлантика еще очень далеко. Дубы в Свердловской области у нас растут только в трех дубравах, а тогда в южной части региона они были повсеместно. В Ботаническом саду, конечно, у нас и грецкий орех растет, но это уже другая вещь. И еще один момент. Атлантик, чтобы вы понимали, не самый теплый период всех случавшихся межледниковий. До него, в Микулинском межледниковье (110-70 тыс. лет назад — прим..

Вопрос из зала: При каких условиях возможно резкое глобальное изменение климата, может цикл сбиться?

Смирнов: Есть несколько моделей, которые друг другу противоречат. Все это пока находится в стадии живого исследования и полемики нескольких групп ученых. На цикличную теорию было уже совершено много покушений, и были предложения ее похоронить. Но от такого фактора, как наклон земли, никуда не денешься, прецессия (когда импульс тела меняет свое направление в пространстве — прим.. Фундаментальные закономерности планетарного характера едва ли будут разрушены. Впрочем, есть и идея о том, что после голоцена может смениться существовавшая до сих пор тенденция, когда периоды межледниковья становились все короче и холоднее, а ледниковые этапы были все суровее.

Вопрос из зала: Когда появился древний человек на Среднем Урале и когда для этого сформировался подходящий климат?

Смирнов: Когда я только закончил университет, мне посчастливилось найти стоянки палеолита, то есть стоянки эпохи мамонта возрастом около 14 тыс. лет в нескольких пещерах в районе Багаряка и Сухого Лога. В журнале «Природа» по этому поводу мною совместно с известным уральским археологом Валерием Трофимовичем Петриным была опубликована статья под заголовком «Где искать стоянки эпохи палеолита на Урале?» Этот вопросительный знак остается до сих пор. К примеру, на Алтае в пещерах находят десятки и сотни каменных орудий в одном шурфе. В уральских пещерах будет пара каменных орудий на десять раскопанных пещер. Очевидно, что наши пещеры были для людей того времени некомфортными. Там никто не жил, они их использовали в качестве культовых. Та же Игнатьевская пещера на Южном Урале или Каповая пещера. Остатков пещерных медведей много, а человеческих следов, напротив, мало.

Изменения климата в прошлом и настоящем. Влияние некоторых факторов на изменение климата . Парниковый эффект. Последствия изменения климата. Киотский протокол

11.1. Изменения климата в прошлом и настоящем

Климат – многолетний режим погоды, определяемый географической широтой местности, высотой над уровнем моря, удаленностью местности от океана, рельефом суши и др. факторами.

В 1935 г. на метеорологическом конгрессе в Варшаве было предписано в качестве климатических величин принимать величины, осредненные за предшествующее тридцатилетие. Стало быть, в 1935 г. в качестве стандартного климата были приняты средние значения, допустим, среднемесячных или среднегодовых температур или количества осадков за 1901–1930 гг. Сейчас таковыми считаются 1971–2000 гг.

Климатическая система – самая сложная физическая система на планете. Она включает в себя все подвижные геосферы Земли, т. е. атмосферу, гидросферу, литосферу, биосферу вместе с человеком и всей его уже довольно масштабной антропогенной деятельностью.

Климат планеты определяется ее массой, расстоянием от Солнца и составом атмосферы. Атмосфера Земли состоит на 78 % из азота, 21 % кислорода. Оставшийся 1 % – водяной пар, СО 2 (0,03–0,04%), озон, метан, закись азота и др. Они задерживают часть тепла, испускаемого нагретой Солнцем земной поверхностью, и таким образом действуют, как одеяло, сохраняя на земной поверхности температуру примерно на 30 °С выше той, которая могла бы быть, если атмосфера состояла бы только из кислорода и азота. Эта природная система контроля температуры Земли получила названиеестественный парниковый эффект . Однако в последнее время вследствие антропогенной деятельности уровни основных парниковых газов повышаются, изменяя способность атмосферы поглощать энергию. Более плотный покров парниковых газов нарушает баланс между поступающей и исходящей энергией. В результате на планете устанавливаетсяусиленный парниковый эффект , имеющий чрезвычайно неблагоприятные последствия.

Приблизительно три четверти увеличения атмосферной концентрации СО 2 в 1990-е гг. обусловлено сжиганием ископаемых видов топлива, а остальная часть приходится на изменения в землепользовании, включая вырубку лесов (в том числе для сельскохозяйственных нужд, расширения городов, под дороги и т. д.).

В прошлом климат Земли менялся не один раз. Исследования осадочных отложений земной коры, определение состава атмосферного воздуха по микроскопическим пузырькам воздуха, включенным в глетчерный лед, показывают, что на протяжении сотен миллионов лет в минувшие геологические эпохи климат нашей планеты весьма существенно отличался от нынешнего. Всего 10 000 лет назад Северная Европа и значительная часть Северной Америки были покрыты льдами. В то время над Европой лежал ледовый щит, содержащий примерно такой же объем льда, как современная Антарктида. Над Москвой максимальная толщина льда составляла 300–400 м, центр же ледового щита располагался над Скандинавией. Вторая такая же Антарктида располагалась над Северной Америкой. Эти ледовые щиты депонировали в себе такое огромное количество воды, что уровень Мирового океана был на 120 м ниже современного. Это значит, что все континенты, кроме Антарктиды, соединялись друг с другом сухопутными мостами и это явилось непосредственной причиной заселения Австралии и Америки. Сейчас уже определенно доказано, что заселение Америки происходило через так называемый Берингов мост.

Современные климатологи считают, что наступлением и отступлением ледниковых периодов управляет Берингов пролив. Происходит это таким образом. В силу каких-то пока не ясных причин – скорее всего, уменьшения солнечной активности – на планете снижается температура, и часть воды океанов замерзает. Из-за уменьшения объема жидкой воды Мирового океана пролив обнажается и превращается в Берингов перешеек, препятствующий поступлению вод Тихого океана в Арктику. При этом понижается уровень арктических вод, который тут же восполняется более теплой водой из Атлантического океана – арктические льды тают, и перешеек снова становится проливом. Ледниковый период заканчивается. Циклы «закрыть-открыть» пролив длятся многие тысячи лет.

По мере освобождения Земли от континентальных щитов наступил довольно продолжительный период, при котором температура была существенно выше современной: на 1–1,5 ºC. Этот период получил название климатического оптимума голоцена. Еще до того как появилась наука этот же самый период запечатлелся в памяти многих поколений людей как «золотой» век, отобранный у людей за совершенные ими грехи. В эпосах любого народа мира, у любой культуры мира существует представление о «золотом» веке. Это век чрезвычайно благоприятных природных и климатических условий, и это именно то, что предшествовало появлению человеческой цивилизации, тот самый климат, который властвовал на планете примерно в течение 4 тыс. лет (от 9 000 до 5 000 лет назад).

Другими выдающимися климатическими событиями являются так называемое потепление римского времени, потом снова значительное похолодание эпохи Великого переселения народов и далее (из того, что более или менее хорошо известно) – это пик на рубеже IиIIтысячелетия, так называемый средневековый климатический оптимум. Он получил известность, в частности, благодаря тому, что в это время произошло заселение Гренландии норманнами.

Динамика температуры Северного полушария в голоцене (в отклонениях от нормы 1951–1980 гг.) представлена на рис. 21.Как видно из рисунка, все изменения температуры сосредоточены в довольно узком диапазоне – 6 °С – разница глобальной температуры двух состояний Земли (ледниковый и межледниковый период). Это связано с работой климатической системы планеты.

Рис. 21. Динамика температуры Северного полушария в голоцене (в отклонениях от нормы 1951–1980 гг.) (по В. Клименко, 2010)

Однако в настоящее время климат планеты стремительно меняется. По данным Межправительственной группы экспертов ООН по изменению климата (IPCC), в период с 1906 по 2005 г. средняя температура Земли выросла на 0,74 градуса по Цельсию. МГЭИК также убеждена, что этот рост продолжится и в будущем. Из последних двадцати лет ХХ в. семнадцать оказались самыми теплыми за всю историю метеорологических наблюдений (начиная с середины XVIIв.), а 1995 г. был на 0,75 °С теплее климатической нормы конца прошлого века. Реальность потепления в настоящее время подтверждается наблюдениями за состоянием полярных шапок Земли. В частности, американские исследователи отмечают, что за последние 40 лет растаяло более 40 тыс. км 3 полярного льда. Есть и другие доказательства потепления климата. Так, например, группа шведских климатологов и океанологов проанализировала спутниковые данные за период с 1978 по 1995 г., которые позволяют определить состояние морских льдов в Арктике. Установлено, что за эти годы площадь плавучих льдов в Северном Ледовитом океане сократилась приблизительно на 610 тыс. км 2 . Время ледостава на озерах и реках средних и высоких широт Северного полушария сократилось за последнее столетие на 1–2 недели. Так, озеро Байкал замерзает на 11 дней позже и освобождается ото льда на пять дней раньше, чем 100 лет назад.

В среднем на территории России за 100 лет (1901–2000 гг.) стало теплее на 0,9 °С. В последние 50 лет скорость потепления увеличилась до 2,7 °С/100 лет, а после 1970 г. тренд потепления составил уже 4 °С /100 лет.На территории Сибири потепление идет с более высокой скоростью. Только за последние 100 лет 70 % береговых линий отступили в глубь, а уровень Мирового океана поднялся в среднем от 10 до 20 см. С потеплением климата возрастает число и разрушительная сила тайфунов. В период с 1920 по 1970 г. в мире фиксировалось около 40 ураганов в год. Но примерно с середины 1980-х гг. число ураганов удвоилось.

Введение

Изменение окружающей среды происходит не только в результате антропогенного воздействия, но и под влиянием естественных причин. Это относится прежде всего к климату. Колебания климата и его природная изменчивость всегда оказывали существенное влияние на развитее жизни на Земле, а в последние тысячелетия и на развитие цивилизации. Во второй половине XX века стало очевидно, что в за счёт антропогенного и естественного воздействий общая климатическая ситуация изменяется гораздо быстрее, чем в прежние времена. Это обстоятельство заставило многих учёных всего мира направить усилия на исследование природы климатических изменений и их воздействия на биосферу и общество.

Рассматривая проблемы глобального изменения климата, истощения озонового слоя в атмосфере Земли, предлагаемые меры по сокращению эмиссии парниковых и озоноразрушающих газов, следует проанализировать возможное соотношение естественных и искусственных причин тревожащих человечество отклонений от признаваемого им оптимума состояния окружающей среды, а также наметить основные пути выхода из климатического кризиса.

История развития климата Земли

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 назад.

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 метра, 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.

В следующих геологических эпохах наблюдалось значительное изменение климата Земли. Например, в триасовом периоде мезозойской эры климат был резкий и сухой, но достаточно теплый, в результате чего большое развитие получили пустыни. В дальнейшем, вовремя юрского и мелового периода климат значительно потеплел, увлажнился и стал более ровным. Ледники практически исчезли, тропические леса покрывали многочисленные пространства на континентах.

Климат в начале третичного периода кайнозоя был ровный, теплый и влажный. Пальмы и древовидные папоротники в большом количестве росли на всех северных материках. Вечнозеленые субтропические деревья составляли главную массу палеоценовых лесов. Значительно реже встречались предки наших деревьев с опадающей листвой.

Климат в эоценовой эпохе третичного периода был теплый. Вееролистные и финиковые пальмы по-прежнему широко росли по северным материкам, которые были покрыты вечнозелеными лесами.

В олигоцене климатические условия оставались умеренным и влажным, но по сравнению с климатом эоцена приобрели более сухие и прохладные черты. Пальмы росли на северных материках не так обильно, но по-прежнему здесь еще господствовали вечнозеленые леса. Среди них стало больше хвойных и лиственных деревьев, периодически сбрасывающих листву. природный климат потепление биосфера

В конце третичного периода климат становился все более холодным. В миоценовое время в Европе уже исчезли пальмы. Их сменили хвойные и лиственные деревья с опадающей листвой. В связи с похолоданием климата в миоценовую эпоху усиленно развивались травянистые растения и степи получили весьма широкое распространение.

Четвертичный, или антропогеновый, период - последний и самый короткий период в истории Земли - начался лишь около 1,65 млн. лет назад. Геологи подразделяют четвертичную систему на два отдела: плейстоцен и голоцен, последний охватывает последние 10 тыс. лет и поэтому нередко называется современным временем.

В течение непродолжительного четвертичного периода не было значительных перемещений континентов. Однако изменения климата были огромными. От предыдущих геологических эпох антропоген отличается сильным похолоданием климата, наложившим свой отпечаток, как на рельеф местности, так и на биологические формы. Процесс похолодания, начавшийся еще в конце третичного периода, продолжался в антропогене с повышенной интенсивностью, достигнув здесь своего максимума. По мере понижения температуры на возвышенных местах образовывались снежники и ледники, не успевавшие растаять летом. Под собственной тяжестью они сползали с гор в долины, и со временем обширные зоны северного и южного полушария оказались подо льдом. Ледники поползли с севера на юг, покрыв льдами Канаду, северную половину Европы и большую часть Северной Азии.

В некоторые моменты ледяная кора покрывала свыше 45 млн. квадратных километров, что составляло до 26% всей суши, в то время как площадь современного оледенения равна около 16 млн. км 2, или 11% суши. В Европе оледенение доходило до Южной Англии, Голландии, Гарца и Карпат, в Средней России до долин Дона и Днепра (44 сев. широты). В Северной Америке ледяные поля простирались до 40 северной широты, где ныне находятся города Сент-Луис и Филадельфия. Хотя четвертичный период в целом и был более холодным, чем предшествующие геологические эпохи, тем не менее, и в нем периоды оледенения чередовались с межледниковыми периодами, когда льды отступали, и на земле временно воцарялся умеренный климат. За последний миллион лет было не менее шести ледниковых и межледниковых периодов. Похолодание привело к образованию четко обособленных климатических зон, или поясов (арктического, умеренного и тропического), проходящих через все континенты. Границы отдельных зон были подвижными и зависели от продвижения к югу или отступления ледников, поэтому территория современного умеренного пояса не раз на время становилась Арктикой.

С четвертичным периодом связаны четыре больших оледенения. Им дали следующие названия: гюнцское, миндельское, рисское и вюрмское. Продолжительность ледникового периода, по современным данным, составляет около 200 тыс. лет, а послеледникового - 20 тыс. лет.

Современный 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.

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.

Последний интервал, во время которого мы живем, носит название голоцена. Это отрезок времени с начала нынешнего межледниковья, начавшегося 10 тыс. лет назад и продолжающегося по сей день. 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 Раджастане в Индии.

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 (норманнских), в отличие от периода Великих географических открытий XV и XVI вв.

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.

На Руси начало второго тысячелетия нашей эры ознаменовалось резким ухудшением климатических условий. Начался период страшных гроз, великих засух, суровых зим.

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.

В XX веке интенсивными темпами начался рост среднегодовой температуры.

С 1901 по 2000 год средняя годовая глобальная температура приземного воздуха возросла на 0,6 ± 0,2°С, однако во времени этот процесс протекал неравномерно. Специалисты выделяют три периода аномальных изменений температуры: потепление 1910-1945 годов, небольшое относительное похолодание 1946-1975 годов и наиболее интенсивное потепление, начавшееся в 1976 году. Самым теплым десятилетием были 1990-е годы, а самым теплым годом - 1998-й. Правда, не лишним будет подчеркнуть, что потепление идет только в тропосфере, то есть в пределах нескольких километров от поверхности земли, а в верхних слоях атмосферы температура снижается. /3, стр. 56/

Что же происходило с климатом России во второй половине XX века? Общая тенденция та же, что и на планете в целом, - повышение средней годовой температуры воздуха. Наиболее интенсивный положительный тренд был отмечен в Прибайкалье - Забайкалье (3,5°С за 100 лет). Биологи отмечают, что такие изменения уже отразились на уникальной экосистеме Байкала: увеличилась общая масса планктона, появились водоросли более теплолюбивых видов. Потеплело также в Приамурье - Приморье и в Средней Сибири. Крупные положительные аномалии температуры сохранялись в этих регионах в течение последних 11-12 лет. Средняя температура по территории России была максимальной в 1995 году (отклонение от нормы - 1,9°С).

Изменение климата - процесс неоднородный. В целом по России потепление более заметно зимой и весной (тренд составил соответственно 4,7 и 2,9°С за 100 лет), в теплое время года рост температуры слабее. Кроме того, районы потепления чередуются с районами заметного похолодания.

Посмотрим теперь, что нам из­вестно об изменениях климата в настоящем и относительно не­давнем прошлом. Начнем с ре­зультатов инструментальных на­блюдений. Данные по температу­ре воздуха за последние 100 лет удалось представить в виде кри­вых, осредненных по всему север­ному полушарию для широт уме­ренного пояса (рис. 1, а). Что же оказалось?

От года к году отмечаются сильные температурные, в несколько градусов, колебания. В этих коле­баниях для температур и особен­но осадков во многих районах наблюдается квазидвухлетняя

цикличность. Такую цикличность объясняют как эффект удвоения периодов годовых сезонных ко­лебаний. Однако двухлетняя цикличность удерживается лишь 5-7 лет. Затем происходит пере­бой - аномалии одного знака два раза подряд, после чего цик­личность восстанавливается вновь на 5-7 лет. Эта цикличность наиболее четко проявляется в смене направления циркуляции в нижнем слое стратосферы в экваториальном поясе - с запад­ного на восточное и обратно. Поэтому и фазы циклов получили название «западная» и «восточ­ная», хотя, если принять гипотезу о резонансе с сезонными колеба­ниями, правильнее было бы гово­рить о «зимней» и «летней» фазах и ожидать сдвига циркуляции в течение соответствующих лет к зимнему или летнему типам.

Наряду с сильными межгодо­выми существуют меньшие, но устойчивые изменения между климатическими эпохами длиной порядка 30 лет. Их амплитуда - доли градуса, но речь идет о сред­них за десятки лет на площади в десятки миллионов квадратных ки­лометров. В 1960-1980-е годы в умеренном поясе и, по-види­мому, на всей Земле произошло небольшое похолодание относи­тельно предыдущих десятилетий 1930-1950-х годов. Но температу­ры на земном шаре в современ­ную эпоху в среднем на 0,5° выше, чем в начале XX столетия. В срав­нении с предыдущими десяти­летиями намного усилилась измен­чивость условий погоды.

Это, как показал советский климатолог профессор Б. Л. Дзер­дзеевский, отражает изменения типа циркуляции атмосферы. Если возмущения поля давления - циклоны и антициклоны - пере­двигаются вдоль широты, а вместе с ними перемещаются и воздуш­ные массы, то мы говорим о зо­нальной форме циркуляции. Если же широтная полоса атмосферных фронтов разрывается, а циклоны и воздушные массы смещаются по меридиану между широтами, то следует говорить о меридио­нальной форме циркуляции. Уси­ление меридиональной циркуля­ции приводит к частым северным и южным вторжениям и усили­вает изменчивость погод. На рис. 1, б отражена повторяемость зональной и меридиональной форм циркуляции. Из сопостав­ления с температурной кривой (см. рис. 1, а) видно, что в умерен­ных широтах в среднем за год зо­нальная циркуляция сопровожда­лась потеплением, а меридиональ­ная - похолоданием. Заметно также, что в начале века и в по­следние десятилетия меридио­нальная циркуляция повторялась чаще, а в середине века - реже, чем в среднем за столетие.

Подобное учащение перемен погоды (рост частоты аномалий) в современную эпоху - не исклю­чение. Анализ разрозненных ме­теорологических данных позволя­ет предполагать большие аномалии и в прошлом. Вспомним «Евге­ния Онегина»: «Снег выпал только в январе, на третье… (т. е. на пятнадцатое по новому стилю) в ночь». И произошло это где-то в Твери.

Заглянем глубже в прошлое. Сведения о погодных явлениях содержатся в исторических доку­ментах. Летописцы сообщают о засухах, наводнениях, морозах, полегании хлебов от дождей. В Москве уже с 1650 г. караульные стрельцы Приказа тайных дел Московского Кремля вели записи о погодных явлениях по балль­ной системе («мороз не велик», «морозец», «мороз», «великий мороз», «мороз непомерно лют»). Известно 2000 таких записей. Со­хранилось 7000 походных журна­лов эпохи Петра Первого, содер­жащих также записи о погоде. Сотрудником Института географии АН СССР М. Е. Ляховым сделана попытка количественной интер­претации летописей. Разность холодных и теплых аномалий за обозримый период он связал со средними температурами и осад­ками и по разности аномалий восстановил эти средние осадки и температуры по сезонам для Центральной России и Киева с 1200 г.

Другой пример. В Японии изве­стны даты цветения вишни за последние 1100 лет. Они испыты­вали колебания по годам в десятки дней, но и в среднем, например, в XI!-XIV в. вишня зацветала на 6 дней позже, чем в IX-X веках. Потепление в IX-X вв. охватило все северное полушарие. Известны исторические данные об уменьше­нии в это время льдов в Север­ной Атлантике (плавания Эрика Рыжего и его сына до Америки), смещение земледелия на север вплоть до Гренландии. Уменьша­лась ледовитость и в XVI в., когда западноевропейские путешествен­ники проникли на крайний север Западной Сибири и основали здесь богатый город Мангазею. Новое уменьшение ледовитости пришлось на середину XX в., создав благоприятные условия для развития Северного мор­ского пути. И наоборот, ледо­витость увеличивалась, а земледе­лие в Европе отступало к югу в холодные эпохи XIII-XIV и XVII-XIX вв. В теплый же XVI в. Москва снабжалась хлебом из вологодчины, а не с Поволжья и Черноземья, как впоследствии. В XII в. славились английские вина, виноделие распространялось до северной Германии. Затем северная его граница резко от­ступила. Однако, например, в Саксонии оно процветало и в XVI в. и вновь зарождается в XX в., т. е. в века потеплений. Спи­сок таких исторических примеров можно продолжать долго.

О многих изменениях природы, вызванных колебаниями климата, мы можем судить не по историче­ским документам, а по «записям», оставляемым самой природой. Высоко в горах и в полярных странах сохраняются ледники - скопления льда из выпадающего там снега, не успевающего стаять за короткое лето. Наблюдения за инструментальный период показы­вают, что колебания «языков» ледников связаны с изменением типов циркуляции атмосферы и средней температуры воздуха (рис. 1, в). Действительно, доля наступавших ледников в Альпах, которая была значительной в хо­лодный период начала XX в., ока­залась ничтожной при потеплении середины века и снова увеличилась в последние десятилетия.

Значит, и по данным о наступании ледников в прошлом мы мо­жем судить о прежних климати­ческих условиях. Следы ледни­ков - морены - иногда удается датировать по радиоуглеродному возрасту находящихся в них или перекрытых ими древесных ство­лов, остатков торфа или другой органики (метод состоит в измерении относительной концентрации радиоактивного изотопа углерода 14 С в образцах органических материалов. Живот­ные и растения, части которых представлены в образцах, при жизни ассимилировали 14 С из атмо­сферы, а после смерти, прекратив углеродный обмен с окружающей средой, постепенно теряют его вследствие распада. Период полураспада ра­диоуглерода равен 5570+30 лет, в связи с чем этот метод применим к отложениям, возраст ко­торых лежит в интервале от 500 до 40 тыс. лет). Дополнительные дан­ные о возрасте морен, образован­ных за последние 700-1500 лет, получают по диаметру «пятен» (слоевищ) некоторых видов ли­шайников, растущих столетиями на камнях. Далекие от нынешних ледников морены имеют возраст более десятка тысяч лет и отно­сятся, следовательно, к леднико­вой эпохе, а ближайшие к ледни­кам морены датируются XVII- XX, XIII и I-11 вв. (но очень редко промежуточными датами). Оче­видно, именно на эти периоды приходились стадии наступания ледников, а следовательно, они были холодными и (или) богатыми снегом.

Однозначно разделить вклад похолоданий или роста осадков в продвижение ледников на основа­нии только наблюдений за ними невозможно. Но есть и другой признак изменений климата - ширина, плотность, изотопный со­став древесных колец. Все эти характеристики зависят от клима­тических условий, собственного возраста, здоровья, местных условий питания, освещенности дере­ва и т. д. Климатический вклад выделяется при осреднении дан­ных по многим деревьям или на отдельных деревьях-великанах, выживших благодаря оптималь­ным местным условиям.

Совмещение характерных ано­малий ширины или плотности ко­лец на разных деревьях позволяет составить типовые «дендрохроно­логические» шкалы за тысячи лет. Сложен вопрос об их клима­тическом истолковании. Так же как и рост ледников, прирост деревьев может зависеть от коле­баний и тепла и влаги. Но в целом к теплу более чувствительны де­ревья, растущие в условиях его дефицита, т. е. у полярной или верхней (в горах) границы леса. К влаге же чувствительны деревья, растущие в условиях ее дефици­та, - в Евразии на южной, степ­ной границе леса.

Наконец, источником информа­ции о климатических условиях прошлого служит состав раститель­ных остатков (семян, пыльцы и др.), сохраняющихся в отложениях озер и торфяников. Колебания доли влаго- и сухолюбивых, теплолюби­вых и морозоустойчивых растений указывают на соответствующие изменения климата. Сходство на­боров видов растений, определяе­мое по составу пыльцы, собран­ной в древних отложениях, с их набором в современной раститель­ности других местностей указы­вает на сходство климата прошлого с современным климатом там, где такие растения живут теперь. О количестве осадков в прошлом судят и по степени разложения торфа в его глубоких слоях.

Все перечисленные здесь мето­ды восстановления климата, взя­тые в отдельности, недостаточно надежны. Но если применение нескольких методов дает соглас­ные результаты, такая надеж­ность намного возрастает. Кривые изменения состава пыльцы, шири­ны древесных колец, числа упоми­наний об аномалиях климата в летописях, изотопного состава льда для северной половины евро­пейской территории СССР за по­следнее тысячелетие согласно свидетельствуют об основных кли­матических изменениях. Начало тысячелетия отмечалось потепле­нием более сильным, чем в нашем столетии, затем в XII-XV вв. по­следовало похолодание, в XVI в. новое потепление, сравнимое с со­временным, в XVII-XIX вв. - новое похолодание, когда обыч­ным стало передвижение на конь­ках по редко замерзающим ныне голландским каналам, а в XX в. - новое потепление.Эпоху XIII - XIX вв. нередко называют «малым ледниковым периодом», хотя фак­тически было два холодных пе­риода, разделенных теплым XVI столетием.

Исходя из анализа изменений климата за последнее тысячеле­тие, можно считать, что потепле­ние XX в. подходит к концу. Оно не является исключительным, и по­этому его нельзя приписывать росту индустриализации. Вековые колебания климата за 1000 лет со­ставляли около 1,5-2,0°С, что отвечает колебаниям границ при­родных зон и условий земледе­лия на 200-300 км по широте или на 250-300 м по высоте в горах. В начале нашей эры в холодную эпоху Ливия служила хлебной житницей древнего Рима.

Таким образом, вековые ко­лебания климата в прошлом про­исходили так же, как и в наше время, и они влияли не только на хозяйство, но и на ход истории.

На протяжении всего тысячеле­тия не обнаружено ясного тренда в изменениях климата, который колебался около некоторого сред­него, что свидетельствует о посто­янстве условий на суше за это время. Вспомним, что ветра в Средиземноморье не изменились со времен плавания Одиссея, т. е. за 3000 лет. Распашка лесов зашла достаточно далеко и 1000 лет назад, о чем можно судить, например, по большой плотности земледельческих культур поздних «дьяковцев» на месте Москвы 1500 и более лет назад (Дьяковцы - культура, выделенная по рас­копкам у села Дьяково в Москве около Коломен­ского). Наконец, в последнее тысячелетие не заме­чено правильных колебаний клима­та. Эти колебания отражают слу­чайные аномалии стационарного процесса, причем их энергия воз­растает с ростом периода подобно амплитуде колебаний молекул в броуновском движении.

Однако, как мы уже говорили, судя по геологическим данным, климат не остается стационарным вечно. Если колебания климата в силу обратных связей приво­дят к изменению влияющих на него факторов, например, к расши­рению заснеженных площадей и появлению ледниковых покровов на равнине, стационарность клима­та нарушается, он попадает в не­устойчивое состояние, чреватое климатическими катастрофами, т. е. переходами из одного устой­чивого стационарного состояния в другое. Такое же неустойчивое состояние может быть вызвано и резким внешним вмешатель­ством - астрономической ката­строфой или ядерной войной.

Случайность очень важных для человечества колебаний климата делает крайне затруднительным их определенный прогноз с указа­нием даты и размаха. Такой прог­ноз станет возможным только на основе достаточно полного моде­лирования климатической систе­мы, по оценкам экспертов, лишь примерно через 50 лет, хотя по­пытки такого моделирования с учетом отдельных факторов уже делаются. Зато случайный харак­тер колебаний делает возможным вероятностный прогноз - оценку вероятности тех или других ано­малий климата на основе его изученной истории. Внедрение такого прогноза в практику плани­рования народного хозяйства так, как это уже сделано с вероят­ностным прогнозом речного сто­ка, - дело ближайшего буду­щего.

Пределы вероятностному прог­нозу кладутся допущением о не­изменности факторов, формирую­щих климат и его изменения. Учет физических основ климата и их изменений может коренным образом повлиять на вероятност­ный прогноз.