Эволюция климата

Человечество с незапамятных времен интересовалось вопросами климата, так как с климатом связаны условия жизни человека и его быт.

Для того чтобы понять и научиться прогнозировать развитие современных климатообразующих процессов, формирующих климат планеты, их влияние на компоненты природы и человека, а также для осуществления предсказаний изменения климата, играющих значительную роль в историческом развитии человеческой цивилизации и изменении природно-морфологического облика Земли, необходимо уметь предсказывать возможные пути изменения в будущем. Что возможно на основе понимания, раскрытия механизмов формирования климата прошлого, и изучение в целом вопроса «Эволюция климата».

ПОНЯТИЕ ОБ ИЗМЕНЕНИЯХ И КОЛЕБАНИЯХ КЛИМАТА

Вопрос об изменениях и колебаниях климата имеет чрезвычайно большое значение для понимания развития климатов в геологическом и в историческом прошлом, а также для прогноза их будующего. В свези с этим, сведения об изменениях климатов могут быть, полезны при происках ископаемых и сырьевых ресурсов Земли; они важны, кроме того, для совершенствования долгосрочных предсказаний метеорологического режима, для изучения возможностей в осуществлении различных улучшений климата.

Так как климат является одним из важнейших факторов географической среды, то в изучении изменений и колебаний его всегда были заинтересованы ученые различных специальностей и широкий круг практиков. Большой вклад в изучение климатов геологического и исторического прошлого внесен геологами, палеоботаниками, зоологами и специалистами других наук. Вопросом изменений и колебаний климата занимались такие выдающиеся географы-климатологи, как А. И. ВОЕЙКОВ. В. КЕППЕН» Л. С. БЕРГ и другие. Однако, несмотря на разносторонний и большой интерес к рассматриваемой проблеме, многочисленные фактические данные об изменениях и колебаниях климата в прошлом все еще далеко не полностью систематизированы и часто оказываются недостаточными, а потому изучение древних климатов на Земле остается одним из самых важных вопросов не только климатологии, но и других наук.

Прежде всего, необходимо уточнить существо понятий, «изменением колебание климата».

Под «изменениями климата» понимают направленное, прогрессивное улучшение или ухудшение климата, в ходе которого происходит закономерное во времени изменение метеорологического режима, например: длительное повышение или понижение температуры в каком-либо районе и соответствующее изменение других элементов. Такое изменение возможно при изменении климатообразуюших факторов. Оно может быть связано с увеличением или уменьшением количества тепла, поступающего от Солнца, на Земную поверхность, с изменением характера этой поверхности, включая соотношение между морем и сушей, орографию, альбедо, и, наконец, с изменениями поглощательной способности земной атмосферы в результате различного содержания в воздухе углекислоты, водяного пара, озона, обусловливающих парниковый эффект.

Понятие «изменение климата», с полным основанием можно применить в том случае, когда говориться о больших промежутках времени, порядка геологических эпох. На сравнительно небольших отрезках времени часто нет возможности установить определенную направленность в изменении метеорологических элементов. В таких случаях применяют понятие - «колебания климата».

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ О КЛИМАТАХ ПРОШЛОГО

Палеоклиматология и ее методы

Изучением изменений климата занимается наука, которая называется палеоклиматологией. Палеоклиматология изучает климаты как геологического, так и исторического прошлого. Она пытается не только восстановить, но и объяснить последовательность смены климатов на всем протяжении истории Земли. Методы изучения изменений и колебаний климата в зависимости от того, лежат ли в основе этого изучения метеорологические данные или косвенные признаки, резко делятся на группы.

Наиболее объективным, прямым показателем изменчивости климата погоды являются результаты инструментальных наблюдений метеорологических станций. Однако массовые наблюдения имеют сравнительно небольшую продолжительность. Для реконструкции климатов геологического, да и значительной части исторического прошлого Земли приходится пользоваться в основном косвенными признаками. К ним относятся сведения о погоде и климате содержащиеся в некоторых литературных произведениях, источниках. Множество косвенных признаков климатического режима имеется непосредственно в слоях Земли. Это показатели геологических процессов: свидетельства разных типов выветривания и осадконакопления, включая состав и строение осадочных пород, показатели гидрологических и других природных процессов, различные ископаемые, останки животных и растений.

Использование косвенных признаков основано на предположении, что связи между климатом и другими природными явлениями с течением времени не только сохраняются, но и остаются такими же, как и в настоящее время. Таким образом, современное влияние климата как на интенсивность процессов выветривания и осадконакопления, так отчасти и на органический мир в различных климатических зонах отождествляется с его влиянием в различные геологические эпохи.

В настоящее время в геологии и в палеогеографии все большее применение получают химический или изотопный метод определения палеотемпературы и, следовательно, климатов прошлого. Этот метод состоит в том, что в морских осадочных отложениях, например в составе карбонатов, содержится различное количество изотопов кислорода О , О. Соотношение между изотопами зависит от температуры тех вод, в которых образовались отложения. Повышение температуры способствует сглаживанию различий изотопного состава отложений.

Реальность восстановленных климатических условий прошедших времен будет увеличиваться с увеличением количества не противоречащих друг другу косвенных признаков. При этом остатки ископаемых видов животных и растений повергаются статистической обработке и сравниваются с современным распределением фауны и флоры в различных климатических зонах и областях. Это сравнение и дает право сделать заключение о климатических условиях тех времен, к которым относятся ископаемые органические остатки, отсюда следует, что достоверность восстановленных климатов зависит не только от надежности тех или иных косвенных признаков климата, но и от наших знаний современных климатов Земли.

Влияние орбитальных параметров Земли на климат

Вопрос этот изучается уже около 150 лет, но систематически исследован лишь с начала нашего столетия МИЛАНКОВИЧЕМ (1920) и продолжает уточняться до сих пор.

Колебания Земной орбиты известны трех видов. Самые короткие из них - это связанные с явлением прецессии (предварение равноденствий). Они вызываются колебаниями положения оси вращения относительно оси Земли и приводят к тому, что в каждом полушарии сезоны приходятся последовательно на разные положения Земли на орбите (долгота перигелия 2). В настоящее время перигелий в северном полушарии приходится на зиму, а в южном полушарии - на лето, приводя к большим контрастам радиации по сезонам в северном полушарии по сравнению с южным, но через полупериод этого колебания полушария меняются местами. Собственный период этого колебания составляет около 21 тыс. лет, но из-за возмущающего действия планет он сейчас 26 тыс. лет. Влияние прецессии на климат минимальное.

Более длительными (около 40 тыс. лет и более) и более значимыми для климата являются колебания угла наклона эклиптики к экватору (Е) в среднем составляющего около 23,5°. За последние 30 млн. лет этот угол колебался, по современным данным, от 22,068° до 24,553° с периодами от 41 до 200 тыс. лет. При возрастании угла годовые различия в приходе солнечной радиации между полюсом и экватором уменьшаются, меняется форма земной орбиты - ее эксцентриситет (Е). Он колеблется от 0,0007 до 0,0658 (в настоящее время Е=0,017).

МИЛАНКОВИЧ и КЕППЕН предположили связь колебаний земной орбиты с колебаниями климата и, в частности, с оледенениями. На рис №_ такая связь представлена по современным расчетам орбитальных параметров Н. Г. БУДНИКОВОЙ.

Изменение состава атмосферы

Состав атмосферы в прошлом был иной, чем в настоящее время, и во многие эпохи геологического прошлого, даже относительно недавние в атмосфере было значительно больше углекислоты, чем сейчас, и количество ее уменьшилось при оледенениях. С этим главным образом и связана более высокая, чем в настоящее время, температура большей части фанерозоя. В эти эпохи колебания орбитальных параметров Земли не могли создать достаточные для развития оледенений изменения температуры. Тогда же, когда из-за бурного развития растительности концентрация углекислоты понижалась (поздний карбон, Пермь), развивались оледенения.

Необратимые изменения орбитальных параметров Земли из-за приливных сил.

Приливные силы необратимо изменяют орбитальные параметры Земли в нескольких отношениях:

1. Уменьшают скорость суточного вращения Земли и, следовательно, увеличивают длительность суток, уменьшая влияние силы Кориолиса и т. д.

2. Увеличивают наклон эклиптики к экватору, уменьшая годовые различия в притоке тепла в низких и высоких широтах при возрастании сезонных различий в притоке радиации.

По этим данным в Кембрии было 400 дней в году, а в более ранние периоды -намного больше, изменение силы Кориолиса уменьшает со временем степень зональности атмосферной циркуляции, что приводит к более эффективному выравниванию температур между высокими и низкими широтами.

Перемещение материков и горообразование

По современным воззрениям (О. Г. СОРОХИН) в процессе формирования железного ядра земли происходит расслоение вещества мантии и конвективные движения в ней, выносящие наверх более легкие элементы, в том числе и формирующие наиболее легкую часть земной коры, так называемую континентальную кору. Отражением этих процессов в верхних слоях Земли является раздвижение океанических впадин относительно океанических хребтов и передвижение плит коры, содержащей материки, в процессе их столкновения возникает ряд горообразовательных движений. Эти процессы меняют распределения суши и моря и в целом для земного шара и в распределении по широтам, и в степени концентрации суши. В разные периоды геологической истории суша то соединялась в единый материк (Пангея, Гондвана), то распадалась на отдельные массивы, например, современная Антарктида начала свое движение в умеренных широтах, а пришла в южную полярную область, связанная с ней Австралия, наоборот, сильно сместилась к северу в попала в субтропическую зону.

С передвижением материков менялось распределение материков и океанов, соотношение их площадей, широтное положение материков, их рельеф и т. д. В случаях, когда район географических полюсов оказывались на обширной суше или в замкнутом водоеме в высоких широтах, возникали оледенения.

Существование указанных перемещений подтверждается следующими признаками:

1. Молодостью океанического дна вблизи среднеокеанических хребтов.

2. Сходством конфигурации и строении материков, являвшихся когда-то единым целым, а также сходство их палеофлор, фаун и климатов.

3. Реконструкцией положения магнитных полюсов относительно материков по палеомагнитным данным.

Другие климатообразуюшие факторы

Другие климатообразуюшие факторы менее важные или гипотетические по действию, что не всеми признается реальным. К их числу относятся:

1. Влияние колебаний полюсов Земли, для которых не очень ясно, являются ли они фактором, влияющим на атмосферную циркуляцию, или сама атмосферная циркуляция вызывает колебания полюсов. К их числу относятся колебания температуры и увлажнения, а также вулканической деятельностью 30-35 лет, реально обнаруживаемые в некоторых районах.

2. Аналогично обстоит вопрос с циклами приливных явлений. Ими пытаются объяснить циклы длительностью около 19 лет, которые не везде обнаруживаются, и циклы длительностью около 2000 лет. Огромное число процессов на Земле связано с излучением Солнца. Общий поток излучения примерно стабилен, все изменения порядка 1 %. Поэтому среди причин (глобальных) изменения климата обычно выделяют тепловое или энергетическое равновесие планеты.

Мощность Солнца достаточно стабильна, как и расстояние до него. Существенное изменение этих характеристик возможно только при изменении ядерного горючего, что может произойти в интервале времени, сравнимом с возрастом Земли. Так, известно, что 4 млрд. лет назад радиус Солнца был меньше на 7%, температура поверхности - 4%, а это значит, что светимость его была меньше почти на 27% нынешней. Для Земли это существенно, радиационная температура даже с учетом парникового эффекта обеспечивала полное оледенение. Но геологическая история не подтверждает этого. Дело в том, что альбедо (А) льда велико и никогда Земля не избавилась бы ото льда. Перестройка системы «Атмосферо-океан» тоже меняла альбедо облаков. Землю спасло тепло ее недр, в первый миллиард лет оно оценено в 1 млрд. МВт. Среди космических факторов, влияющих на земной климат, можно выделить условия на пути солнечных лучей и процессы на солнце, прежде всего солнечную активность.

Установление надежной связи между явлениями на Солнце и Земле помогло бы понять природу солнечно-земных связей.

Пока существуют два объяснения. Первое предполагает, что движения вещества внутри Солнца, вызванные конвекцией и вращением, взаимодействуют с крупномасштабным магнитным полем Солнца, возбуждая динамомеханизм, превращающий механическую энергию в энергию магнитного поля. Тогда магнитное поле на Солнце длительное время должно само поддерживаться, и цикл солнечной активности должен примерно сохраняться на очень больших интервалах времени (порядка миллиардов лет). По другой гипотезе крупномасштабное магнитное поле возникло при об образовании Солнца. Тогда оно остаточное и не самоподдерживающееся, и солнечная система активности должна убывать гораздо скорее, чем в модели динамо.

Исследования показывают, что за последние 700 млн. лет солнечная активность почти не изменилась, значит, цикличность объясняется моделью солнечного динамо.

Что же создает солнечная активность на Земле, в земной атмосфере и литосфере. Она воздействует на магнитное поле земли, меняет существенно температуру в ионосфере. В течение последних 540 млн. лет продолжались систематические изменения солнечной постоянной, наклона эклиптики к экватору и скорости вращения земли, они, однако, не были настолько велики, чтобы их влияние на климат удавалось четко выделить. Основной фон изменений климата Земли в целом определяется, с одной стороны, изменениями газового состава атмосферы, а, с другой стороны, изменением распределения воды и суши в процессе изменения положения полюсов и горизонтального дрейфа литосферных плит, изменявших положение континентов. Параллельно шли горообразовательные процессы, происходило углубление океанов при сокращении их суммарной площади в связи с изменениями уровня мирового океана в зависимости от состояния покровного оледенения в высоких широтах земного шара. Все это вызвало изменения локальных климатов, а через изменения режима океанических течений и распределения океанов и суши в полярных областях.

Изменения газового состава атмосферы происходило под влиянием взаимодействия нескольких факторов, их основа - выделение газов неравно во времени под влиянием неизученных пока внутренних и, воз можно, внешних по отношению к земле факторов. В числе образующихся в геофизических явлениях циклах отмечены циклы, длящиеся до сотни миллионов лет, причины последних неизвестны. Допускают, что они связаны с прохождением Солнечной системы вблизи экваториальной зоны эклиптики, которое может сопровождаться гравитационными и иными эффектами. В течение таких циклов содержание углекислоты может повышаться в десятки раз по сравнению с современным. После затухания выбросов СО2, его количество постепенно уменьшается пол действием биологических процессов, углекислота на суше идет на образование угля, карбонатов, ее количество в атмосфере постепенно уменьшается, и увеличивается количество свободного кислорода. При достаточно низком (менее 0. 05%) содержании углекислоты в атмосфере наступает похолодание, оледенение в высоких широтах. Холодный океан, обладая повышенной поглотительной способностью по отношению к СО2, вызывает дальнейшее понижение ее концентрации (по данным анализа газов в пузырьках воздуха, законсервированных в ледниках, до 0,02%), что еще усиливает похолодание до следующего выброса СО2 из недр Земли. Постепенно убывает количество кислорода в атмосфере, расходуемого на окислительные процессы. За период фанерозоя замечается постепенное систематическое затухание процессов вулканизма и, в связи с обеднением атмосферы углекислотой, систематическое убывание температуры у поверхности Земли на протяжении геологических эпох.

Наиболее резкое убывание углекислоты происходило в каменноугольный период (карбон) из-за бурного развития растительности, что привело в дальнейшем при благоприятных орбитальных и других условиях к оледенениям. Они происходили в южном полушарии, где полюс в это время оказался в окружении огромного материка Гондваны, в который соединились современные Антарктида, Австралия, Африка, Южная Америка и Индийский субконтинент. Похолодание, а особенно флоры, вместе с усилением вулканизма обусловили очередное увеличение содержания углекислоты в атмосфере, одновременно усилилось и ее поглощение биологическими объектами и водами океана. На этом фоне происходили более короткие колебания климата, сравнимые с современными.

Начиная с мезозоя, а особенно в кайнозое, началось новое уменьшение содержания углекислоты в атмосфере, что привело к новой серии оледенений в высоких широтах. Около 26 млн. лет назад началось оледенение Антарктиды, около 5 млн. лет - Гренландии. При благоприятных орбитальных условиях естественные колебания в системе вызвали серию оледенений в умеренных широтах северного полушария, разделенных межледниковыми эпохами, температуры на границе ледника в это время были 10 °С ниже современных, а у экватора они были близки к современным, а кое-где и выше их, что естественно для уменьшения значения (Е).

Разрушение последнего оледенения происходило чрезвычайно быстро. Расчеты показывают, что количество приходящей на площади ледника солнечной энергии с учетом частичного ее отражения было недостаточно, чтобы растопить толщу льда последнего оледенения мощностью до 2-3 км, тем более что из-за колебаний климата рост температуры происходил неравномерно, с несколькими возвратами холодов. Но уже 10 тыс. лет назад ледник отступил в Скандинавию и Финляндию, а около 8 тыс. лет назад прекратил свое существование. В Северной Америке оледенение держалось дольше и окончательно исчезло с Лабрадора около б тыс. лет назад. Такое быстрое отступление ледников гляциологи объясняют тем, что в его недрах лед находится при существующих там давлении и температуре в талом состоянии, начинает расползаться на соседние территории, образуя «серджи». Увеличение площади и уменьшение вертикальной мощности ледника ускоряют таяние. Однако, как Скандинавско-Баренцевоморский, так и Североамериканский щиты располагались у берегов Атлантического океана, и «серджи» спускались туда, создавая на огромных площадях временный ледяной покров, что подтверждается данными отложениями, в связи с этим в конце плейстоцена, когда орбитальные условия были наиболее благоприятны для облучения высоких широт, температуры в обоих полушариях достигали в некоторых районах современной или даже более высоких значений, порожденные же потеплением «серджи» вызывали в северном полушарии похолодания длительностью ожило 1000 лет и весьма сильные. В умеренных широтах южного полушария, где температура 12-18 тыс. лет назад уже была близкой к современной, затем возникло похолодание (примерно на 4°С), которое держалось несколько дольше, чем в северном полушарии. Вновь потеплело в период климатического оптимума, но температура лишь немного превысила современные значения. Таким образом, в период окончания последнего оледенения изменчивость климата была исключительно велика.

ГИПОТЕЗЫ, ОБЪЯСНЯЮЩИЕ ИЗМЕНЕНИЕ ПРОШЛОГО

Астрономические гипотезы

Астрономические гипотезы связывают изменение климата с изменениями элементов земной орбиты (ее формы, положения в пространстве) и с перемещениями оси вращения Земли.

Для объяснения смены климатов Земли используют главным образом колебания вытянутости (эксцентриситета) земной орбиты, ее наклона по отношению к эклиптике (изменение наклона земной оси) и изменение ориентировки земной оси в пространстве. Продолжительность этих колебаний измеряется соответственно 90 ООО, 40 900 и 21000 лет.

Все эти изменения в движении Земли вокруг Солнца подробно рассмотрены Кролем в конце XIX века, они имеют не только разную продолжительность периодов, но и оказывает различное влияние на поступление солнечной радиации. В Северном полушарии, особенно на высоких широтах, за 320 тыс. лет до н. э. лето было холодное, прохладным было также лето 20 300 лег до н. э. По мнению М. Миланковича, Кеппена и др. ученых, оба эти года характеризуют соответственно более древнюю - рисскую и молодую -вюрмскую стадии четвертичного оледенения. Напротив, к послеледниковому климатическому оптимуму М. Миланкович относит 9300 г. до н. э. (атлантическое время), когда летом поступало большее количество солнечной радиации, чем теперь. Широколиственные леса распространялись на север значительно дальше, чем в настоящее время, ледовитость в Арктике была заметно ослабленной по сравнению с нынешней. Гипотеза МИЛАНКОВИЧА была весьма популярна в тридцатых годах нашего столетия, есть ее сторонники и в наше время.

Физические гипотезы

В XIX в. палеоклиматические изменения объясняли изменением состава атмосферы. Так, ТИНДАЛЬ, а затем АРРЕНИУС ухудшение климата в ледниковый период связывали с изменением содержания в атмосфере углекислоты. Как известно, в земной атмосфере содержится углекислого газа всего 0. 03% (по объему), но и это его присутствие увеличивает «оранжерейный эффект» атмосферы и оказывает влияние та климат. Расчеты показывают, что если бы углекислый газ в атмосфере отсутствовал, то температура воздуха на Земле была на 21° ниже современной и равнялась бы 7°С. Увеличение содержания углекислоты вдвое, по отношению к современному, вызвало бы рост средней годовой температуры до +18°.

Таким образом, теплые периоды в геологической истории Земли связывали с высоким содержанием углекислоты в атмосфере, а холодные - с низким ее содержанием. В настоящее время имеются сторонники «гипотезы углекислоты» Так, КЭЛЕНДЕР и ПЛАСС считают, что за последние 100 лет в результате сжигания топлива общепланетарная температура повысилась на 0,5°С и, но мнению Векслера, увеличение концентрации углекислоты в атмосфере является одной из возможных причин потепления климата в XX в.

ГЕМФРИЗ выдвинул гипотезу, согласно которой вековые изменения климата могут происходить в результате изменения прозрачности атмосферы, вследствие вулканической пыли и пепла. Он пришёл к выводу, что засорение атмосферы продуктами вулканизма увеличивает поступление альбедо Земли как планеты, уменьшает поступление солнечной радиации на земную поверхность и приводит к похолоданиям. Так, после извержения Катами в 1912 г даже в Алжире интенсивность радиации была ослаблена на 20%. В г. Павловске, под Ленинградом, коэффициент прозрачности атмосферы после извержения этого вулкана вместо нормальной величины 0,765 уменьшился до 0,588, а августе - по 0,560. В отдельные дни напряжение солнечной радиации составляло только 20% от нормального.

Сторонником влияния помутнения атмосферы на климат является БОУКС, по данным которого все холодные годы начиная с 1700 г. следовали за крупными извержениями вулканов: холодные 1783 - 1786 г. г - за извержением вулкана Асама (Япония) в 1783г. холодный 1816 («год без лета») - за извержением Томборо (о. Сумбава) в 1815 г. ; холодные 1884 - 1886 г. г. - за извержением Кракатау в 1883; холодные 1912 - 1913 г. г. , - за извержением Катами (Аляска) в 1912г.

Из приведенных Фантов следует, что механические примеси, выбрасываемые а атмосферу вулканами, особенно в периоды горообразования могли оказать некоторое влияние на климат.

ГИПОТЕЗА СИМПСОНА. СИМПСОН связывает смену климатов на Земле с изменениями интенсивности солнечной радиации. Допускается, что вели чина солнечной постоянной изменяется на 10%. Ее изменения он объясняет переменой деятельностью Солнца и принимает во внимание влияние прозрачности атмосферы и альбедо земной поверхности. Основные положения гипотезы СИМПСОНА заключаются в том, что при увеличении излучающей способности Солнца растет интенсивность солнечной радиации и, следовательно, температура земной поверхности, причем низкие широты нагреваются больше, чем высокие. Вследствие этого возрастает температурный градиент экватор- полюс и усиливается атмосферная циркуляция. В свою очередь рост скорости ветра и температуры способствует испарению и увеличению влагосодержания воздуха. Последнее при усилении циклоничности воздуха благоприятствует облакообразованию и выпадению большего количества осадков. Возросшая облачность, с одной стороны, увеличивает альбедо земли, в особенности в высоких широтах, где угол падения солнечных лучей невелик, а, с другой стороны, - в большей мере предохраняет Землю от потери длинноволновой радиации. Все это сглаживает температурные контрасты между днем и ночью, между летом и зимой.

Таким образом, гипотеза СИМПСОНА дает лишь качественное представление об изменении климата в связи с колебаниями солнечной радиации. Она с ее уточнениями пользуется широким признанием,

К группе физических гипотез относятся, наконец, гипотезы, объясняющие изменение климата циклоническими колебаниями деятельности Солнца. При этом считается, что энергетическая мощность солнечной радиации практически остается постоянною, а изменяются потоки ультрафиолетовой корпускулярной геоактивной радиации. Впервые мнение о влиянии солнечной активности на палеоклиматические изменения появились в литературе после того, как были установлены вековые и предположительно многовековые циклы ее изменений.

Так, ПРЕДТЕЧЕНСКИЙ считает, что при усилении солнечной активности интенсифицируется циркуляция атмосферы, в ней начинают преобладать адвентивные процессы, что ведет к сглаживанию температурных контрастов зима - лето. Наоборот, при ослаблении солнечной активности доля адвекции уменьшается, и преобладающими становятся процессы стационарного типа. Таким образом, континентальность климата в первом случае во всех циркуляционных поясах уменьшается, а во втором возрастает.

П. П. ПРЕДТЕЧЕНСКИЙ полагает, что солнечная активность, воздействуя на конденсационные процессы в атмосфере, оказывает влияние на основные механизмы обшей циркуляции атмосферы: западно-восточный перенос и меридиональные вторжения. Эти механизмы действуют всегда, но степень развитая каждого из них подвержена изменчивостью в зависимости от деятельности Солнца.

При максимуме солнечной активности, по ПРЕДТЕЧЕНСКОМУ, абсолютно преобладает меридиональная циркуляция. Зона умеренных широт совершенно исчезает, а другие зоны достигают максимального расширения. Климат во всех зонах становится более морским, отличается однообразием на больших пространствах и обилием осадков. Поэтому пустыни почти полностью исчезают. Эта эпоха, по мнению автора гипотезы, имела место на стыке мезозойской и кайнозойской эр.

При минимуме солнечной активности абсолютно преобладает западно-восточный перенос. Зоны умеренных широт занимают максимальную площадь, а другие зоны предельно сокращены. Пустыни достигают большого развития. Подобные климатические условия были, например, в мезозойской эре.

Таким образом, ледниковые эпохи закладываются и развиваются при неупорядоченности атмосферной циркуляции, а с переходом к преобладанию меридионального или западно-восточного переноса они деградируют.

Множественность ледниковых эпох и межледниковых эпох автор объясняет совокупным действием, влиянием на циркуляцию атмосферы различных по продолжительности и амплитуде циклов активности Солнца, которые накладываются один на другой.

Геолого-географические гипотезы

В XIX столетии большой популярностью для объяснения изменения климата прошлого, и, в частности, четвертичного оледенения, пользовалась ГИПОТЕЗА ПОСТЕПЕННОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ЗЕМЛИ, основывающаяся на космогонических построениях КАНТА - ЛАПЛАСА. Делались попытки расчета понижения температуры в процессе потери Землей первоначального запаса энергии. Однако последующее открытие дочетвертичных оледенений и развитие климата в позднечетвертичное время поставили гипотезу постепенного охлаждения Земли под сомнение.

В первой половине XX в. широкой популярностью для объяснения смены климатов геологического прошлого Земли пользовалась гипотеза А. В. ВЕГНЕРА о возникновение материков и океанов. Эта гипотеза объясняет климатические изменения, предполагаемые дрейфом материков.

Гипотезу континентального дрейфа материков ВЕГНЕР объединяет с еще более широко распространенной гипотезой о перемещении земной оси и полюсов. Эту часть своих построений ВЕГНЕР развил в дальнейшем вместе с КЕППЕНОМ. Авторы считают, что независимо от перемещения материков, Северный полюс, начиная с палеозоя, прошел большой путь через Тихий океан и, наконец, принял современное положение.

Доказательства в пользу перемещения полюсов и изменения географической широты целиком основывались на косвенных признаках палеоклиматов. Согласно гипотезе ВЕГНЕРА и КЕППЕНА, по этим признакам во все геологические эпохи, начиная с каменноугольного периода, можно установить наличие на Земле тех же основных климатических поясов, которые прослеживаются и в настоящее время, т. е. влажную экваториальную зону, две сухие зоны, две влажные зоны умеренных широт и две полярные области.

Эта гипотеза более или менее хорошо согласуется с изменением климатов в палеозое и мезозое, но она не дает возможности объяснить развитие климатов в четвертичный период.

Известно, что современная климатология рассматривает земную поверхность, в частности, рельеф местности, как один из ведущих факторов климатообразования. Поэтому не случайно в начале XX века появилось несколько гипотез, в которых рельеф местности выступает в качестве решающей причины изменения климата.

Л. Б. РАМЗЕЙ, например, считает, что оледенения могут быть связаны с колебаниями и колебательными движениями земной коры. В ходе этих" движений некоторые участки земной поверхности поднимаются до высот с небольшой плотностью воздуха и в результате излучения сильно охлаждаются. Они могут оказаться в условиях, благоприятных для образования снежников и ледников. Отсюда делается вывод, что условия пересеченной местности усиливают потерю тепла, создают множество ледниковых покровов и обуславливают общее понижение температуры. Наоборот, при выровненном рельефе климат становится более теплым.

Подводя итог обзору гипотез, служащих для объяснения смены климатов геологического прошлого Земли, нужно отметить следующее:

1. Рассмотренные гипотезы являются лишь небольшой частью имеющихся в литературе. Уже одно обилие гипотез говорит о сложности проблемы изменения климатов

Земли. Обилие гипотез объясняется множеством причин, от которых зависит климат и его изменение.

1. Все, или почти все гипотезы, хорошо объясняют одни факты, например, плейстоценовое оледенение, и не дают объяснение другим.

2. По мнению большинства исследователей, смена климатов определяется действием космических и теллурических причин. Первые связывают с переменой деятельностью Солнца, но переменность видят либо в изменении интенсивности солнечной радиации, либо в колебании солнечной активности. Теллурические изменения климатов объясняют земными процессами, для которых характерно весьма сложное взаимодействие и множественность следствий. По новейшим данным, изменения в приходе солнечной радиации существенно влияют на автоколебательные процессы в земной атмосфере и гидросфере. Влияние космических и меняющееся взаимодействие земных факторов во многом еще трудно поддается количественной оценке.

Разница в солнечной радиации ( в ккал/см2) на границе атмосферы в отдельные годы до н. э по сравнению с настоящим временем

В результате проведенного исследования можно сделать вывод, что за период с 19S5 но 2000 года средняя температура самого теплого месяца в году остается на прежнем уровне (от 21° С до 31° С).

Абсолютный максимум за данный период составил + 34,3°С за 1998 год

По статистическим данным за период с 1985 по 2000 годы показал, что абсолютный минимум температуры зафиксирован в 1998 году и составил: -43,3°С, абсолютный максимум за этот же период был выявлен в 1993 году в январе (-7,9°С). Анализируя полученные результаты исследования, можно сделать вывод, что за рассматриваемый период значительных изменений климата в п. Хурба-2 не произошло.

ПЕРСПЕКТИВЫ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА ЗЕМЛИ

Для описания современного климата разрабатываются математические модели, дозволявшие предсказывать возможные последствия какой-либо деятельности (человеческой или природное - вулканы, землетрясения и т. д. ), исследовать изменения климата в прошлом (в ледниковые периоды или меловой период, отмеченный концом эпохи динозавров), прогнозировать климатические изменения в будущем.

Математическая модель описывает эволюцию климатической системы, состоящей из взаимодействующих между собой атмосферы, океана и суши. Атмосфера нагревается, в основном, снизу, океан - сверху. Движения в них сложны и описываются уравнениями гидродинамики, к которым добавляются уравнения переноса солей в океане и влаги в атмосфере с учетом фазовых превращений воды.

Если 14 тыс. лет назад наша планета стала летом нагреваться сильнее в Северном полушарии, чем в Южном, то сейчас она подвергается интенсивному воздействию деятельности человека, экологические последствия которой уже становятся сравнимыми с "астрономическими факторами". В атмосферу выбрасывается все больше парниковых газов, в частности, диоксида углерода. Изменит ли это климат? И не отреагирует ли он скачкообразно?

Современная цивилизация началась в последнюю межледниковую эпоху, получившую название голоцена. Хотя в эту эпоху были периоды с разными климатическими условиями, диапазон изменений климата был значительно меньше, чем при переходе от «ледниковья» к межледниковые Резкие изменения климата могут катастрофически сказаться на развитии цивилизации, как это уже бывало.

Воздействие человека на климат мешает развитию оледенений. От сжигания ископаемого органического топлива, например, в атмосферу выбрасывается порядка 5. 8 млрд. т углерода, соответствующих примерно 20 млрд. т углекислого газа, природе нужен почти миллион, чтобы накопить такое количество углерода в процессе фотосинтеза и поглощения углекислого газа из атмосферы. Но это, однако, не означает, что содержание углекислоты в атмосфере растет так быстро.

Углекислый газ, как и пары воды поглощает инфракрасное излучение, т. е. способствует парниковому эффекту. Но даже удвоение количества углекислого газа, по оценкам, поднимет температуру лишь на 2-3 градуса. Однако такое увеличение - нереальная задача. Гораздо важнее не допустить перегрева планеты, особенно в тропических широтах, во избежание таяния ледников Гренландии и Антарктиды, поднятия уровня мирового океана и сокращения части суши.

Рассмотрим современный парниковый эффект. Сейчас содержание углекислого газа в атмосфере на 1/4 больше, чем сто лет назад. Это газ парниковый, поскольку сильно поглощает инфракрасное излучение, идущее от Земли. Он удерживает тепло и ответственен за высокие температуры на Венере, а холодный климат Марса связан с малым содержанием СО2 в его атмосфере. Большинство исследователей проблемы парникового эффекта добавляли его в модельную атмосферу и ждали нового установления равновесия, а потом сравнивали получившийся климат с современным. Исследования, проведенные в Пристоне (США) показали, что удвоение, утверждение количества углекислоты в атмосфере приведет к засухам в зерновом поясе Северной Америки и увеличению влагосодержания почв в областях муссонов, причем равновесие достигалось через несколько десятилетий позже модельного времени.

Расчет кратковременного воздействия, называемого ядерной зимой не связан с моделями океана. Расчеты, проведенные в ФРГ, США и СССР совершенно независимо показали, что дым от пожаров, возникших при ядерных взрывах, может экранировать большую долю солнечного тепла, света, что приведет к понижению температуры на 20-40 градусов на несколько месяцев. Отсюда и название - "ядерная зима". Это привело бы наверняка к исчезновению человечества, и на Земле смогли бы жить только насекомые.

Все решения еще раз показали хрупкость жизни на Земле, которую мы загрязняем скорее, чем можем оценить последствия изменения климата.

Абсолютный минимум самого теплого месяца в этом же году был зафиксирован на уровне + 4,9°С.

Изучение вопроса «Эволюция климата» нашей планеты показало, что климат нашей планеты не остается постоянным н претерпевает вековые изменения.

Изменения климата Земли хорошо обнаруживается при сопоставлении ископаемых остатков органического мира и минеральных отложений прошлых геологических эпох. На протяжении геологической истории, неоднократно имели место длительные, порядка тысячелетий; периоды потеплений и похолоданий, но относительно того, каковы были количественные изменения температуры, влажности, атмосферных осадков и пр. , в настоящее время нет полной ясности.

В настоящее время существуют многочисленные гипотезы, объясняющие смену климатов на протяжении геологического прошлого Земли. Эти гипотезы объясняет то, что в изменении климатов прошлого и настоящего, будущего определяющую роль играют, как астрономические, так и физические, геологические факторы, при несомненной роли хозяйственной деятельностью человека, результат которой грядущее потепление, которое представляет угрозу для человечества не непосредственно, а благодаря некоторым косвенным эффектам. Дело в том, что при изменении температуры, влажности и обеспеченности солнечным теплом, светом нарушается привычный уклад сельскохозяйственного производства. Другой важнейший эффект - повышение уровня Мирового океана. В работе предполагается продолжить изучение изменение климата за период (2000- 2010 гг. ) на территории поселения, использовать данные метеорологической станции «Аэропорт»