Изменения и колебания климата

Окружающая нас природа непрерывно ме­няется. Изменяется и климат, весь его метео­рологический режим, и прежде всего темпе­ратура, осадки, их внутригодовое распределе­ние, условия увлажнения. Под изменениями климата понимают направленное коренное изменение метеорологического режима в те­чение геологического времени. Они связаны

с существенными изменениями климатообра-зующих факторов. Например, теплый климат верхнего мела — палеогена сменился в уме­ренных широтах в плиоцене — четвертичном периоде холодным климатом. Если же изме­нения климата не имеют направленного ха­рактера, ритмичны, цикличны, то предпочти­тельнее говорить о колебаниях климата.

Обилие гипотез свидетельствует о сложно­сти этой проблемы, ибо климат — результи­рующая многих факторов: и космических, и теллурических (земных). Существует много гипотез о причинах изменений и колебаний климата. Их можно условно объединить в три группы: космические, астрономические и геолого-тектонические.

Космические гипотезы объясняют неус­тойчивость климата колебаниями солнечной активности, пересечением Солнечной системой участков Вселенной с различной прозрачно­стью и т. д.

Астрономические гипотезы связывают климатические нарушения с прецессией, пе­риодическим изменением наклона оси враще­ния Земли к плоскости орбиты и колебания­ми эксцентриситета. Прецессия обусловлива­ет полный круг прохождения точек равно­денствия за 26 тыс. лет. В течение 42 тыс. лет происходит полное колебание земной оси от­носительно плоскости эклиптики, что выража­ется в изменении угла ее наклона с 21°58' до 24°30' и обратно. Наконец, в течение 92—94 тыс. лет происходит полное изменение эксцентриситета орбиты, в процессе чего рас­стояние от Земли до Солнца в перигелии то уменьшается (при сильной вытянутости орби­ты), то увеличивается (при приближении ее к круговой). Сопоставление этих трех ритмов (ма­тематическое наложение их друг на друга) поз­волило М. Миланковичу построить кривую из­менений поступления солнечной радиации за последний миллион лет и связать с ней наступ­ление и отступление четвертичных оледенений северного полушария. Сейчас модифицирован­ная гипотеза Миланковича является одной из основных в объяснении причин оледенений.

Геолого-тектонические гипотезы объ­ясняют изменения климата тектоническими процессами, которые меняют очертания мате­риков, их площади, высоты и простирание гор­ных хребтов, подводных гор и порогов, на­правления морских течений, т. е. условия под­стилающей поверхности. Кроме того, эти процессы регулируют, наряду с эволюцией био-ты, содержание в атмосфере углекислого га­за, вызывающего, как известно, парниковый эффект. Все это отражается на распределе­нии очагов тепла и холода, вызывает наруше­ния теплообмена между высокими и низкими широтами и вообще глобальной циркуляции атмосферы и океаносферы.

Именно с этих позиций рассматривается некоторыми исследователями прогрессивное похолодание климата в течение плиоцена — плейстоцена при колебаниях на этом фоне тем­ператур с амплитудой порядка 8—10°С, ко­торые вызывали смену ледниковий и межлед-никовий.

Рис. 71. Максимальное распространение морских транс­грессий и регрессий в бассейне Арктического океана и на смежных территориях Р. К. Клиге и др.)

Рис. 72. Бассейны морского осадконакопления на терри­тории Печорской и Западно-Сибирской низменностей в плиоцене, соединявшихся с Арало-Каспийским и Байкаль­ским бассейнами (по Р. К. Клиге и др.)

В плейстоцене на фоне восходящего тек­тонического развития рельефа в высоких ши­ротах Земли, в частности на севере Евразии, колебательные движения земной коры приво­дили также к чередованию трансгрессивного и регрессивного развития Полярного бассейна и изменению в связи с этим его площади (рис. 71). Согласно концепции И. Д. Данило­ва, они послужили наиболее вероятной при­чиной крупномасштабных климатических из­менений в высоких и средних широтах север­ного полушария.

При трансгрессиях, как и прежде в ран­нем плиоцене, увеличивалась связь Полярного бассейна с Тихим и, что особенно важно, с Атлантическим океанами (рис. 72). Благодаря этому теплые воды Атлантики в больших ко­личествах поступали в Арктику, обусловливая

Рис. 73. Гидрографическая сеть Восточной Европы в пе­риод Осташковской стадии Валдайского оледенения (око­ло 17 тыс. лет назад) (по Д. Д. Квасову)

общее смягчение и увлажнение климата в вы­соких и средних широтах. Наоборот, регрес­сии Полярного бассейна были причиной его практически полной изоляции от Тихого оке­ана и значительно большей, чем сейчас, — от Атлантического. При этом существенно уве­личивалась площадь арктической суши за счет обнажавшегося шельфа. Продвижение суши на север способствовало еще большему выхола­живанию центральной части Полярного бас­сейна, которая сковывалась сплошным чехлом морских льдов толщиной до 10—15 м, стано­вясь, по образному выражению В. Ю. Визе, «климатической сушей». Таким образом, за­мерзший Полярный бассейн как бы соединял Евразию и Северную Америку в «единый су­перматерик» Арктиду — огромную область вы­холаживания в высоких широтах. Все это, вме­сте взятое, обусловливало увеличение сурово­сти и континентальности климата в высоких и средних широтах северного полушария, спо-

собствовало снижению среднегодовых темпе­ратур воздуха и мерзлых толщ, возникнове­нию ледниковых покровов и в целом — уве­личению площади и объема криосферы (от греч. kriosз — лед и sphaira — шар) Земли.

По этой модели не только и не столько возникновение и исчезновение ледниковых по­кровов суши приводило к трансгрессиям и ре­грессиям Мирового океана, а, наоборот, тек­тонически и эвстатически обусловленные трансгрессии и регрессии Полярного бассей­на вызывали климатические изменения и, как следствие, чередование эпох ледниковий и межледниковий.

Период последнего оледенения (Осташков­ской стадии Валдайского оледенения) 20— 12 тыс. лет назад А. А. Величко считает са­мым холодным и сухим временем за весь плейстоцен. Уровень Мирового океана в тек­тонически стабильных районах в это время

Рис. 74. Изменения летней температуры воздуха север­ного полушария в голоцене (по В. А. Зубакову)

находился ниже современного более чем на 100 м. На этот же период приходится и мак­симальная регрессия Полярного бассейна. Осушались моря Лаптевых, Восточно-Сибир­ское, исчезал Берингов пролив, вместо кото­рого возникала «Берингийская суша», Ново­сибирские острова соединялись с континентом (см. рис. 71 и 138). В западном секторе Арк­тики, куда поступало достаточное количество осадков, развивалось наземное покровное оле­денение (в Фенноскандии, на Новой Земле, Полярном Урале, Таймыре, плато Путорана). Горные ледники переходили в так называемые ледники подножий. На северо-востоке Азии

Рис. 75. Особенности глобальной атмосферной циркуля­ции в ледниковые и межледниковые эпохи плейстоцена (по Р. К. Клиге и др.)

наземное оледенение имело ограниченный ха­рактер из-за скудости осадков и было приуро­чено только к высоким горным хребтам, зато широкое распространение получило подземное оледенение. По оценкам Р. К. Клиге и других ученых, в конце плейстоцена наземное оледе­нение было развито на площади 5 — 6 млн км², т. е. в 2,5—3 раза больше, чем сейчас, а подземное оледенение — на площади 40— 45 млн км².

В период с 18 до 12 тыс. лет назад (как и при более ранних оледенениях) на Восточ­но-Европейской равнине существовала систе­ма приледниковых озер, образовавшаяся при подпруживании ледником стока рек бассейна Северной Двины и Печоры (рис. 73). По мне­нию М. Г. Гроссвальда, аналогичная и даже большая по размерам система стока сущест­вовала и в Сибири, охватывая бассейны ве­ликих сибирских рек: она проходила от при­ледниковых озер Средней и Западной Сибири (подпруженных Енисея, Оби и их притоков) через Убаган-Тургайскую ложбину в Аральское и Каспийское моря, а затем через Манычскую впадину в Черное море и далее в Мировой океан.

Расчеты показывают, что температура воз­духа на рубеже плейстоцена и голоцена 12 — 10 тыс. лет назад повысилась в умеренных широтах на 8—10°С, что привело к быстрой (в течение 3 тыс. лет) деградации ледников. В голоцене самые высокие температуры в уме­ренном поясе отмечались около 6 тыс. лет на­зад, в голоценовый оптимум. Температуры в то время здесь были на 2,5°С выше совре­менных (рис. 74).

В историческое время самые высокие тем­пературы в Европе наблюдались с IV по XI в. Благодаря тому что уменьшалась ледо-витость северных морей, норманны летом достигали берегов Гренландии и Северной Америки, основывая там свои поселения. XIII—XV вв. — период похолодания, который называют малым ледниковым периодом. Аль­пийские ледники в то время спускались к под­ножиям гор, установилась ледовая блокада Се­верной Атлантики, была потеряна связь грен­ландских колоний с метрополией в Европе, а колонисты и эскимосы частью мигрировали на Северо-Американский континент, где смеша­лись с индейцами, частью погибли.

В XX в. самое значительное потепление, зафиксированное инструментально, приходит­ся на период с 1919 по 1940 г. С 1940 по 1970 г. наблюдалось незначительное прерыви­стое похолодание, а в последние десятилетия наметилось потепление в средних и высоких широтах северного полушария, что связывают с антропогенно обусловленным парниковым эффектом. В век НТР влияние деятельности человека на климат неудержимо возрастает и в потенциале может привести к глобальным катастрофам (см. пункт 5.4 о «ядерной зи­ме»). Потепление уже привело к сокращению объема ледников и повышению уровня Миро­вого океана со скоростью 1,5—2 мм в год. 2000 г. оказался в среднем самым теплым за период с 1860 г.

Потепления и похолодания климата при­водят к изменению глобальной циркуля­ции атмосферы, что отчетливо видно на ри­сунке 75.