Климат

ВВЕДЕНИЕ

Вопрос об изменениях климата привлекал внимание многих исследова-телей, работы которых были посвящены главным образом сбору и изучению данных о климатических условиях различных эпох. Исследования этого на-правления содержат обширные материалы о климатах прошлого.

Меньше результатов было получено при изучении причин изменений климата, хотя эти причины уже давно интересовали специалистов, работающих в данной области. Из-за отсутствия точной теории климата и недостатка, необ-ходимых для этой цели материалов специальных наблюдений при выяснении причин изменений климата возникли большие трудности, не преодоленные до последнего времени. Сейчас не существует общепринятого мнения о причинах изменений и колебаний климата, как для современной эпохи, так и для геоло-гического прошлого.

Между тем вопрос о механизме изменений климата приобретает в на-стоящее время большое практическое значение, которое он еще недавно не имел. Установлено, что хозяйственная деятельность человека начала оказывать влияние глобальные климатические условия, причем это влияние быстро воз-растает. Поэтому возникает необходимость в разработке методов прогноза из-менений климата для того, чтобы предотвратить опасное для человека ухудше-ние природных условий.

Очевидно, что такие прогнозы нельзя обосновать только эмпирически-ми материалами об изменениях климата в прошлом. Эти материалы могут быть использованы для оценки климатических условий будущего путем экстраполя-ции наблюдаемых сейчас изменений климата. Но этот метод прогноза пригоден лишь для очень ограниченных интервалов времени из-за нестабильности фак-торов, влияющих на климат.

Для разработки надежного метода прогноза климата будущего в усло-виях возрастающего влияния хозяйственной деятельности человека на атмо-сферные процессы необходимо использование физической теории изменений климата. Между тем, имеющиеся численные модели метеорологического ре-жима являются приближенными и их обоснования содержат существенные ог-раничения.

Очевидно, что эмпирические материалы об изменениях климата имеют очень большое значение, как для построения, так и для проверки приближен-ных теорий изменений климата. Аналогичное положение имеет место в изуче-нии последствий воздействий на глобальный климат, осуществление которых, по-видимому, возможно в ближайшем будущем.

Целью настоящей работы является анализ климатов прошлого, совре-менного и будущего, а также проблем регулирования климата.

Для выполнения поставленной цели нами сформулированы следующие задачи:

1. Изучить по литературным источникам климаты прошлых эпох;

2. Ознакомиться с методами изучения и оценки современного климата и климата будущего;

3. Рассмотреть прогнозы и перспективы климата в будущем и про-блемы его регулирования.

Материалами для выполнения работы послужили монографии и дру-гие публикации современных отечественных и зарубежных ученых по дан-ной проблеме.

КЛИМАТЫ ПРОЛОГО

Четвертичный период

Характерной чертой последнего (четвертичного) геологического перио-да была большая изменчивость климатических условий, в особенности в уме-ренных и высоких широтах. Природные условия этого времени изучены гораз-до подробнее по сравнению с более ранними периодами, но, несмотря на нали-чие многих выдающихся достижений в изучении плейстоцена, ряд важных за-кономерностей природных процессов этого времени известен еще недостаточ-но. К их числу относится, в частности, датировка эпох похолоданий, с которы-ми связаны разрастания ледяных покровов на суше и океанах. В связи с этим оказывается неясным вопрос об общей длительности плейстоцена, характерной чертой которого было развитие крупных оледенений.

Существенное значение для разработки абсолютной хронологии чет-вертичного периода имеют методы изотопного анализа, к числу которых отно-сятся радиоуглеродный и калиево-аргонный методы. Первый из указанных методов дает более или менее надежные результаты только для последних 40-50 тыс. лет, то есть для заключительной фазы четвертичного периода. Второй метод применим для гораздо более продолжительных интервалов времени. Од-нако точности результатов его использования заметно меньше, чем радиоугле-родного метода.

Плейстоцену предшествовал длительный процесс похолодания, особен-но заметный в умеренных и высоких широтах. Этот процесс ускорился в по-следнем отделе третичного периода - плиоцене, когда, по-видимому, возникли первые ледяные покровы в полярных зонах северного и южного полушарий.

Из палеографических данных следует, что время образования оледене-ний в Антарктиде и Арктике составляет не менее нескольких млн. лет. Площадь этих ледяных покровов вначале была сравнительно невелика, однако постепен-но возникла тенденция к их распространению в более низкие широты с после-дующим отсутствием. Время начала систематических колебаний границ ледя-ных покровов по ряду причин определить трудно. Обычно считают, что пере-мещения границы льдов начались около 700 тыс. лет тому назад.

Наряду с этим к эпохе активного развития крупных оледенений часто добавляют более длительный интервал времени – эоплейстоцен, в результате чего длительность плейстоцена возрастает до 1,8 – 2 млн. лет.

Общее число оледенений, по-видимому, было довольно значительным, поскольку установленные еще в прошлом веке главные ледниковые эпохи ока-зались состоящими из ряда более теплых и холодных интервалов времени, при-чем последние интервалы можно рассматривать как самостоятельные леднико-вые эпохи.

Масштабы оледенений различных ледниковых эпох значительно отли-чались. При этом заслуживает внимания мнение ряда исследователей, что эти масштабы имели тенденцию к возрастанию, то есть что оледенение в конце плейстоцена были крупнее первых четвертичных оледенений.

Лучше всего изучено последнее оледенение, которое происходило не-сколько десятков тыс. лет назад. В эту эпоху заметно возросла засушливость климата.

Возможно, это объяснялось разным уменьшением испарения с поверхно-сти океанов из-за распространения морских льдов в более низкие широты. В ре-зультате понижалась интенсивность влагооборота, и уменьшалось количество осадков на суше, на которые влияло увеличение площади материков вследствие изъятия воды из океанов, израсходованной при образовании материкового, ле-дяного покрова. Не подлежит сомнению, что в эпоху последнего оледенения произошло громадное расширение зоны вечной мерзлоты. Это оледенение за-кончилось 10 – 15 тыс. лет тому назад, что обычно считают концом плейстоце-на и началом голоцена – эпохи, в течение которой на природные условия нача-ла оказывать влияние деятельность человека.

Причины изменений климата

Своеобразные климатические условия четвертичного времени, по-видимому, возникли из-за содержания углекислого газа в атмосфере и в результате процесса перемещения континентов и подъема их уровня, что привело к частичной изоляции Северного полярного океана и размещению антарктического материка в полярной зоне южного полушария.

Четвертичному периоду предшествовала обусловленная изменения-ми поверхности Земли длительная эволюция климата в сторону усиления термической зональности, что выражалось в снижении температуры воз-духа в умеренных и высоких широтах. В плиоцене на климатические усло-вия начало оказывать влияние уменьшения концентрации атмосферной уг-лекислоты, что привело к снижению средней глобальной температуры воз-духа на 2 – 3 градуса (в высоких широтах на 3 – 5). После чего появились полярные, ледяные покровы, развитие которых привело к снижению сред-ней глобальной температуры.

По-видимому, по сравнению с изменениями астрономических фак-торов, все другие причины оказывали меньшее влияние на колебания кли-мата в четвертичное время.

Дочетвертичное время

По мере отдаления от нашего времени количество сведений о климати-ческих условиях прошлого уменьшается, а трудности интерпритации этих сведений возрастают. Наиболее надежную информацию о климатах отдален-ного прошлого мы имеем из данных о непрерывном существовании на нашей планете живых организмов. Мало вероятно, чтобы они существовали вне пределов узкого интервала температуры, от 0 до 50 градусов С, который в наше время ограничивает активную жизнедеятельность большинства живот-ных и растений. На этом основании можно думать, что температура поверх-ности Земли, нижнего слоя воздуха и верхнего слоя водоемов не выходила из указанных пределов. Фактические колебания средней температуры поверх-ности Земли за длительные интервалы времени были меньше указанного ин-тервала температур и не превосходили нескольких градусов за десятки млн. лет.

Из этого можно сделать вывод о трудности исследования изменений термического режима Земли в прошлом по эмпирическим данным, так как погрешности определения температуры, как методом анализа изотопного со-става, так и другими известными сейчас методами составляют обычно не меньше нескольких градусов.

Другая трудность изучения климатов прошлого обусловлена неясно-стью положения различных областей по отношению к полюсам в результате движения континентов и возможностью перемещения полюсов.

Климатические условия мезозойской эры и третичного периода харак-теризировались двумя основными закономерностями:

1. На протяжении этого времени средняя температура воздуха у зем-ной поверхности была значительно выше современной, в особенно-сти в высоких широтах. В соответствии с этим разность температур воздуха между экватором и полюсами была гораздо меньше совре-менной;

2. В течение