Прогноз погоды отменяется?! Глобальное Потепление сменит Ледниковый Период? Волны Россби и Климат. Климат Земли в прошлом, настоящем, будущем

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.

Теперь вопрос о самых ранних находках. Это вопрос спорный, так как находится за пределами надежных радиоуглеродных дат, то есть старше 40 тыс. лет. У нас есть находки очень примитивных каменных орудий ашельского типа (период 1,7 млн — 120 тыс. лет до нашей эры) на Каме и в районе Чусовой. Но они идут в смеси с орудиями более поздних эпох. Одни считают, что это так называемый «пережиточный палеолит». И сейчас есть люди на планете, которые живут почти что в каменном веке. Другие считают, что это действительно древние находки.

Вопрос из зала: Если посмотреть в будущее, через сколько тысяч лет на Урале снова станет не комфортно жить?

Смирнов: Если вашу квартиру превратить пещеру, отключить воду, свет и газ, то и сейчас будет не комфортно.

Новости России

Россия

Братья заперли на даче друга детства, пытаясь излечить от наркомании. Он умер

Россия

В США стрелок убил 9 человек, ранил 16

Россия

В Курской области пьяный водитель расстрелял инспектора ДПС

Россия

После несогласованной акции оппозиции в Москве госпитализировано пять человек

Россия

От наводнения в Иркутской области пострадало 42,6 тыс. человек

Во многих регионах планеты продолжается невыносимая аномальная жара. Устанавливаются новые температурные рекорды. Лесные пожары захватывают территории, до которых не добирались ранее. По прогнозам учёных, в течение следующих 5 лет на планете будет наблюдаться повышенная температура воздуха, а в океане подобная тенденция может продлиться ещё больше. Как влияет глобальное потепление на Большой Барьерный риф?

Жара! Какие причины? Аномальная погода! Что сейчас происходит на Земле? Учёные отмечают, что климатические события на планете цикличны и повторяются, по разным источникам, каждые 9-13 000 лет.
Климатологи уже не успевают прогнозировать погоду из-за большого количества аномалий.

Волны Россби. Их существенное влияние на климат планеты. Почему волны Россби последние годы изменяются? Мнение учёных. Смотрите в передаче «Климат контроль. Выпуск 107» на АЛЛАТРА ТВ.

Во многих регионах планеты продолжается невыносимая жара. Ставятся новые температурные рекорды. Лесные пожары захватывают территории, до которых не добирались ранее. В то же время в других областях Земли под водой оказываются целые города и районы, а крупный град перемалывает посевы на полях.

По прогнозам климатологов Флориан Севелле из университета Бреста, Франция, и Сибрен Дрижфхоут из Метеорологического института Нидерландов, в течение следующих 5 лет на планете будет наблюдаться повышенная температура воздуха, а в океане подобная тенденция может продлиться ещё больше. Это показал результат моделирования с использованием новой методики просчёта климатических колебаний.

Одним из последствий глобального потепления считаются так называемые «экстремальные погодные явления» — периоды аномальной жары зимой или холода летом, волны жары, недельные проливные дожди, засухи и прочие феномены, связанные с нехарактерной погодой. Одни из самых ярких примеров подобных явлений — летняя жара в России в 2010 году или потоп в Крымске в 2012 году, о котором мы говорили в прошлом выпуске Климат-контроля.

Одна из причин установившейся аномальной жары — крупные воздушные потоки, дующие с запада на восток на высоте от 8 до 11 км над землёй, так называемые Джет Стримы (англ. Jet Stream) или высотные струйные течения.

Как рассказал британскому изданию "The Guardian" старший преподаватель Университета Бристоля Дэнн Митчел, в 2018 году эти течения крайне ослабли, поэтому области высокого давления долго задерживаются на одном месте.

Эксперты отмечают, что антициклон (область высокого давления) над северной Европой блокирует движение воздушных масс и это оказывает значительное влияние на погоду.

Эти атмосферные изменения привели к повышению температуры морской поверхности в Северной Атлантике. Аномальный прогрев вод Мирового океана в 2018 году стал причиной остановки одного из реакторов на крупнейшей АЭС Швеции «Рингхальс». Остановка была вызвана экстремальным увеличением температуры Балтийского моря, так как вода, прогревшаяся до 25 ℃, не способна в должной мере охлаждать реакторы.

А у берегов Флориды в США наблюдается самое масштабное за последнее десятилетие цветение водорослей. Цветение фитопланктона, придающее воде красный цвет, стимулируется высокой температурой воды и приводит к уменьшению количества кислорода в воде. Это явление, называемое «Красным приливом», вызывает массовую гибель живых организмов от удушья. В этом году из-за кислородного голодания рыба умирает в таком количестве, что сплошным ковром покрывает прибрежные территории. Вслед за «Красным приливом» на побережье Флориды в этом году последовало цветение цианобактерий, которые производят токсины, негативно влияющие на людей и животных, вплоть до отравлений, удуший и серьёзных аллергических последствий. Это ещё более усугубило катастрофу как для фауны Мексиканского залива, так и для купавшихся там людей. Интересно, что подобное цветение цианобактерий наблюдается и в Балтийском море.

И ещё одно катастрофическое последствие повышения температуры уже несколько лет наблюдается в Австралии. В результате нагрева океана стремительно разрушается Большой Барьерный риф. Специалисты сообщают, что примерно за 2 года умерло около половины рифа. Точка невозврата пройдена, и остановить процесс разрушения уже невозможно. По прогнозам учёных, к 2030 году будет разрушено 60% всех рифов на планете, а к 2050 их не останется вовсе. Рифы чувствительны к температуре воды и с её повышением начинают обесцвечиваться и разрушаться. А ведь рифы — это важный компонент экосистемы океанов, с ними связан жизненный цикл 25% рыб. Помимо этого, рифы защищают береговую линию от морских волн и предотвращают эрозию почвы. Исчезновение рифов приведёт к неизбежным изменениям всей океанической экосистемы.

Экстремальные погодные и климатические явления, такие как засуха, сильный дождь и тепловые волны, являются естественной частью климатической системы Земли. Таким образом, в случае стабильности климата при экстремальных температурных показателях, которые имеют место в определённый период времени, биосфера не будет страдать, так как успеет акклиматизироваться к относительно небольшим отклонениям климатической обстановки. Однако по мере изменения всего климата на планете, эти крайности температур могут уходить далеко за пределы уже привычных экстремумов. Это приводит, прежде всего, к уязвимости человеческого общества перед лицом погодных и климатических явлений. Согласно IV оценочному докладу Межправительственной группы экспертов по изменению климата, некоторые погодные и климатические явления участятся в течение XXI века.

Мы можем наблюдать учащение этих явлений уже сейчас. Например, на основе предварительного анализа, средняя годовая температура 2017 года для США составила 54,6 °F, что на 2,6 градуса выше среднего значения ХХ века. Это был 3-ий самый тёплый год с 1895 года после 2012 года (55,3 °F) и 2016 года (54,9 °F), и 21-й подряд год, более тёплый, чем средний для США (с 1997 по 2017 год).

Индекс климатических экстремумов США на 2017 год был более чем в 2 раза выше среднего и занял второе место в ежегодном исследовании USCEI за 108-летнюю историю.

А на этом графике показана статистика ежегодных аномалий глобальной температуры поверхности суши и океана с 1880 по 2017 год, основанная на температурном отклонении от среднего значения ХХ века. В 2017 году температура поверхности суши и океана была примерно на 0,84 ℃ выше среднего значения.

Учёные предупреждают, что вследствие изменения климата участятся и станут сильнее краткосрочные периоды жары, а одной из основных причин этого изменения называют глобальное потепление. Но что скрывается за этой размытой и привычной формулировкой? Что является причиной самого глобального потепления? В этом выпуске мы рассмотрим явление, которое вносит значительный вклад в формирование планетарного климата. Речь пойдёт о волнах Россби.

В 2013 году израильские учёные показали, что температура и ветер на планете не являются хаотическими, а перемещаются согласно волнам Россби. Это говорит о том, что волны Россби являются одним из ключевых факторов формирования климата. Это волны очень большой длины, которые простираются на сотни и даже тысячи километров. В атмосфере они формируются из-за разницы температур между приполярными и тропическими широтами под действием силы Кориолиса. Одно из проявлений волн Россби в атмосфере — это формирование циклонов и антициклонов.

Циклоны — это области низкого давления, которые приносят ветра, грозы и ливни. Антициклоны — области высокого давления, которые устанавливают ясную, малооблачную погоду, жару или мороз в зависимости от сезона.

Характеристики волн Россби зависят от многих факторов. Как было сказано ранее, они формируются из-за разницы температур между тропиками и полярной зоной. Ледники тают всё быстрее и их площадь всё меньше, а это приводит к ещё большему поглощению солнечного тепла. Температура в полярных широтах повышается быстрее, чем на экваторе. Соответственно, изменяются волны Россби.

Волны Россби существуют, потому что есть сила Кориолиса, которая действует на все тела, движущиеся по вращающемуся объекту, в нашем случае, по Земле. Например, воздушные потоки немного отклоняются в северном полушарии вправо, а в южном — влево. Для малых скоростей это отклонение незаметно, но чем выше скорость, тем значительнее проявляется отклонение.

Сила Кориолиса задаёт волнам Россби западное направление. Сама сила Кориолиса зависит от скорости вращения Земли вокруг своей оси. Многочисленные исследования, в том числе групп из Даремского университета, подтверждают снижение скорости вращения Земли. Это изменяет значение силы Кориолиса, следовательно, меняются волны Россби. Возможно, наблюдаемое в последнее время смещение зон засухи и дождей связано именно с замедлением скорости вращение планеты.

Помимо атмосферы, волны Россби повсеместно наблюдаются в океане. Они играют ключевую роль в формировании всех крупных морских течений, таких как Гольфстрим, Куроси́о, Течение Западных Ветров, а также таких явлений как Эль-Ниньо и Ла-Нинья. Если обобщить, то волны Россби оказывают колоссальное влияние на климат планеты и зависят от температуры атмосферы и силы Кориолиса, которые в последнее время меняются из-за объективных процессов планетарного и астрономического масштаба.

Изменения климата замечают в разных сферах научной деятельности, не только в климатологии и метеорологии, но и в океанологии, астрофизике, геофизике. Учёные отмечают, что климатические события на планете цикличны и повторяются, по разным источникам, каждые 9-13 000 лет. Находят всё больше подтверждений, что наша планета неоднократно подвергалась глобальным климатическим изменениям.

В чём же причина такой закономерности? Почему история повторяется? Причины и следствия. Как нам можно выйти из сложившейся ситуации?

Полканов Юрий Алексеевич (Физик. Структура сигнала, шумоподобная структура, самоорганизующаяся система, её устойчивость и реорганизация, алгоритмы дистанционного зондирования. Белорусский государственный медицинский университет, кафедра медицинской и биологической физики, руководитель лаборатории): В атмосфере из-за слоистой стратифицированной структуры есть практически волны всегда. Если более-менее устойчивая атмосфера, процессы происходят аналогичные, как на поверхности, допустим, океана, то есть всегда какие-то волны существуют. Вопрос в том, что волны Россби там очень большие, соединимы с планетарными масштабами. Но тут целая градация и пирамида волн есть, которые взаимодействуют друг с другом, и волны Россби — это как бы вершина айсберга. Две недели в Мурманске больше 30 ℃. И это в условиях, когда ночи нету, грубо говоря. Это ясно, что тут уже пошли какие-то воздействия, связанные с человеческой деятельностью, но вместе с тем нельзя отрицать, что есть какие-то природные циклы. Они влияют на общую ситуацию, и нами оцениваются как какие-то катастрофические. Но это было около 10 000 лет назад. Просто пришёл цикл, как тот, который мы опять не знаем. Но эти подсказки были в древней Индии, например. Эпос говорит о том, что что-то такое было похожее, включая даже ядерные войны. Последствия отслеживаются. То есть я думаю, что да, это не первые факты. Информация есть, но она в летописях. С точки зрения метеоролога или вулканолога, летописи — это не информация, и они там не интересуются, не смотрят. А в том-то и дело, что вот эта цепочка тех поколений, которые эту информацию фиксировало, тоже надо отслеживать. Вопрос, если мы случайно не задаём этих вопросов, ну значит, тогда всё повторится, как было в эпоху. Там кончилось и нехорошо, и мы опять натыкаемся на те же грабли».

Фрагмент передачи «От атеиста к святости»

Игорь Михайлович Данилов: Есть тот, кто представляет Мир Духовный. И когда всё заходит за грань, то… и уже нельзя повернуть, когда люди глухи и слепы, естественно, что их смывает.

Полканов Юрий Алексеевич: Человек над собой должен работать. Если он над собой будет работать и приведёт в порядок свои внутренние дела, ему станет понятно, что происходи снаружи. Это единый процесс, нельзя это разделить. Просто это ещё раз говорит о том, что катастрофы будут и дальше, если человек не разберётся сам с собой. Разберётся сам с собой и ему станет понятно, что, так сказать, происходит и почему. Все эти идеи Big Data, искусственный интеллект — это какая-то база, которая позволит вот это всё отследить по определённым алгоритмам и получить какие-то выводы, которые уже на таком большом формате человек проанализирует и поймёт на уровне не логики даже, а чувства и ощущения, то это шанс нам. Нам шанс. Имеющий уши, да услышит.

Фрагмент передачи «Се грядёт. It is coming »

Игорь Михайлович Данилов: В действительности очень многие люди, они чувствуют, что происходит с климатом, чувствуют, что происходит с миром в целом. И они чувствуют ту потребность, которая в действительности на сегодняшний день очень сильно назрела в духовном становлении, в духовном развитии. Из того, что им рассказывают, они не находят ответа на свои внутренние вопросы. И вот люди пытаются сами разобраться. И вот когда они начинают находить, естественно, все преграды рушатся. Это правда.

Анна Дубровская: Да, действительно, понимание…

Игорь Михайлович Данилов: Это мы сейчас видим. И это не может не радовать, хотя бы потому, что это даёт шанс.

Введение

Вопрос об изменениях климата привлекал внимание многих исследователей, работы которых были посвящены главным образом сбору и изучению данных о климатических условиях различных эпох. Исследования этого направления 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, необходимых 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 геологического прошлого.

Между тем вопрос о механизме изменений климата приобретает в настоящее 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 возрастает. Поэтому возникает необходимость в разработке методов прогноза изменений климата для того, чтобы предотвратить опасное для человека ухудшение природных условий.

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

Для разработки надежного метода прогноза климата будущего в условиях возрастающего влияния хозяйственной деятельности человека на атмосферные процессы необходимо использование физической теории изменений климата. Между тем, имеющиеся численные модели метеорологического режима являются приближенными и их обоснования содержат существенные ограничения.

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

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

Для выполнения поставленной цели нами сформулированы следующие задачи:

Изучить по литературным источникам климаты прошлых эпох;

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

Рассмотреть прогнозы и перспективы климата в будущем и проблемы его регулирования.

Материалами для выполнения работы послужили монографии и другие публикации современных отечественных и зарубежных ученых по данной проблеме.

Климаты прошлого

Четвертичный период

Характерной чертой последнего (четвертичного) геологического периода была большая изменчивость климатических условий, в особенности в умеренных и высоких широтах. Природные условия этого времени изучены гораздо подробнее по сравнению с более ранними периодами, но, несмотря на наличие многих выдающихся достижений в изучении плейстоцена, ряд важных закономерностей природных процессов этого времени известен еще недостаточно. К их числу относится, в частности, датировка эпох похолоданий, с которыми 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 четвертичного периода имеют методы изотопного анализа, к числу которых относятся 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. Однако точности результатов его использования заметно меньше, чем радиоуглеродного метода.

Плейстоцену предшествовал длительный процесс похолодания, особенно заметный в умеренных и высоких широтах. Этот процесс ускорился в последнем 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 оледенений в Антарктиде и Арктике составляет не менее нескольких млн. лет. Площадь этих ледяных покровов вначале была сравнительно невелика, однако постепенно возникла тенденция к их распространению в более низкие широты с последующим отсутствием. Время начала систематических колебаний границ ледяных покровов по ряду причин определить трудно. Обычно считают, что перемещения 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 оказались состоящими из ряда более теплых и холодных интервалов времени, причем последние интервалы можно рассматривать как самостоятельные ледниковые эпохи.

Масштабы оледенений различных ледниковых эпох значительно отличались. 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 несколько десятков тыс. лет назад. В эту эпоху заметно возросла засушливость климата.

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 изменениями поверхности Земли длительная эволюция климата в сторону усиления термической зональности, что выражалось в снижении температуры воздуха в умеренных и высоких широтах. В плиоцене на климатические условия начало оказывать влияние уменьшения концентрации атмосферной углекислоты, что привело к снижению средней глобальной температуры воздуха на 2 – 3 градуса (в высоких широтах на 3 – 5). После чего появились полярные, ледяные покровы, развитие которых привело к снижению средней глобальной температуры.

По-видимому, по сравнению с изменениями астрономических факторов, все другие причины оказывали меньшее влияние на колебания климата в четвертичное время.

Дочетвертичное время

По мере отдаления от нашего времени количество сведений о климатических условиях прошлого уменьшается, а трудности интерпритации этих сведений возрастают. Наиболее надежную информацию о климатах отдаленного 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 животных и растений. На этом основании можно думать, что температура поверхности Земли, нижнего слоя воздуха и верхнего слоя водоемов не выходила из указанных пределов. Фактические колебания средней температуры поверхности Земли за длительные интервалы времени были меньше указанного интервала 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 состава, так и другими известными сейчас методами составляют обычно не меньше нескольких градусов.

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

Климатические условия мезозойской эры и третичного периода характеризировались двумя основными закономерностями:

На протяжении этого времени средняя температура воздуха у земной поверхности была значительно выше современной, в особенности в высоких широтах. В соответствии с этим разность температур воздуха между экватором и полюсами была гораздо меньше современной;

В течение большей части рассматриваемого времени преобладала тенденция к снижению температуры воздуха, в особенности в высоких широтах.

Эти закономерности объясняются изменением содержания углекислого газа в атмосфере и изменением положения континентов. Более высокая концентрация углекислого газа обеспечивала повышение средней температуры воздуха примерно на 5 градусов по сравнению с современными условиями. Низкий уровень континентов повышал интенсивность меридионального теплообмена в океанах, что увеличивало температуру воздуха в умеренных и высоких широтах.

Введение
Вопрос об изменениях климата привлекал внимание многих исследователей, работы которых были посвящены главным образом сбору и изучению данных о климатических условиях различных эпох. Исследования этого направления содержат обширные материалы о климатах прошлого.

Климат - [греч. klima наклон (земной поверхности к солнечным лучам)], статистический многолетний режим погоды, одна из основных географических характеристик той или иной местности. Основные особенности климата определяются поступлением солнечной радиации процессами циркуляции воздушных масс характером подстилающей поверхности. Из географических факторов, влияющих на климат отдельного региона, наиболее существенны: широта и высота местности, близость его к морскому побережью, особенности орографии и растительного покрова, наличие снега и льда, степень загрязненности атмосферы. Эти факторы осложняют широтную зональность климата и способствуют формированию местных его вариантов. Понятие “климат” гораздо сложнее определения погоды. Ведь погоду можно все время непосредственно видеть и ощущать, можно сразу описать словами или цифрами метеорологических наблюдений. Чтобы составить себе даже самое приблизительное представление о климате местности, в ней нужно прожить, по крайней мере, несколько лет. Конечно, не обязательно ехать туда, можно взять за много лет данные наблюдений метереологической станции этой местности. Однако такой материал - это многие и многие тысячи различных цифр. Как же разобраться в этом изобилии цифр, как найти среди них те, что отражают свойства климата данной местности? Древние греки думали, что климат зависит только от наклона падающих на Землю солнечных лучей. По-гречески слово “климат” означает наклон. Греки знали, что чем выше солнце над горизонтом, чем круче солнечные лучи падают на земную поверхность, тем должно быть теплее. Плавая на север, греки попадали в места с более холодным климатом. Они видели, что солнце в полдень здесь стоит ниже, чем в то же время года в Греции. А в жарком Египте оно, наоборот поднимается выше. Теперь нам известно, что атмосфера пропускает в среднем три четверти тепла солнечных лучей до земной поверхности и только одну четверть задерживает. Поэтому сначала земная поверхность нагревается солнечными лучами, и только потом уже от нее начинает нагреваться воздух. Когда солнце стоит высоко над горизонтом, участок земной поверхности получает шесть лучей; когда более низко, то лишь четыре луча и шести. Значит, греки были правы, что тепло и холод зависят от высоты солнца над горизонтом. Этим определяется разница в климате между вечно жаркими тропическими странами, где солнце в полдень круглый год поднимается высоко, а дважды или один раз в год стоит прямо над головой, и ледяными пустынями Арктики и Антарктики, где несколько месяцев солнце вообще не показывается. Однако не одной и той же географической широте даже по одной степени тепла климаты могут очень резко отличаться друг от друга. Так, например, в Исландии в январе средняя температура воздуха равна почти 0°, а на той же широте в Якутии она ниже -48°. По другим свойствам (количеству осадков, облачности и т.д.) климаты на одной широте могут отличаться друг от друга даже сильнее, чем климаты экваториальных и полярных стран. Эти различия климатов зависят от свойств земной поверхности, воспринимающей солнечные лучи. Белый снег отражает почти все падающие на него лучи и поглощает только 0,1-0,2 части приносимого тепла, а черная мокрая пашня, наоборот, почти ничего не отражает. Еще важнее для климата разная теплоемкость воды и суши, т.е. разная их способность запасать тепло. Днем и летом вода значительно медленнее нагревается, чем суша, и оказывается холоднее ее. Ночью и зимой вода остывает гораздо медленнее, чем суша, и оказывается, таким образом, теплее ее. Кроме того, на испарение воды в морях, озерах и на влажных участках суши затрачивается очень большое количество солнечного тепла. За счет охлаждающего действия испарения в орошаемом оазисе бывает не так жарко, как в окружающей его пустыне. Значит две местности могут получать совершенно одинаковое количество солнечного тепла, но по-разному его использовать. Из-за этого температура земной поверхности даже на двух соседних участках может отличаться на много градусов. Поверхность песка в пустыне летним днем нагревается до 80°, а температура почвы и растений в соседнем оазисе оказывается на несколько десятков градусов холоднее. Соприкасающийся с почвой, растительным покровом или водной поверхностью, воздух либо нагревается, либо охлаждается в зависимости от того, что теплее - воздух или земная поверхность. Так как именно земная поверхность в первую очередь получает солнечное тепло, то она в основном передает его воздуху. Нагревшийся самый нижний слой воздуха быстро перемешивается с лежащим над ним слоем, и таким путем тепло от земли все выше распространяется в атмосферу. Однако так бывает далеко не всегда. Например, ночью земная поверхность охлаждается быстрее воздуха, и он отдает ей свое тепло: поток тепла направляется вниз. А зимой над заснеженными просторами материков в наших умеренных широтах и над полярными льдами такой процесс идет непрерывно. Земная поверхность здесь или совсем не получает солнечного тепла, или получает его слишком мало и поэтому непрерывно отбирает тепло у воздуха. Если бы воздух был неподвижен и не существовало ветра, то над соседними различно нагретыми участками земной поверхности покоились бы массы воздуха с разными температурами. Их границы можно было бы проследить до верхних пределов атмосферы. Но воздух непрерывно движется, и его течения стремятся уничтожить эти различия. Представим себе, что воздух движется над морем с температурой воды 10° и на своем пути проходит над теплым островом с температурой поверхности 20°. Над морем температура воздуха такая же, как воды, но, как только поток переходит через береговую линию и начинает продвигаться в глубь суши, температура его самого нижнего тонкого слоя начинает повышаться, и приближается к температуре суши. Сплошные линии одинаковых температур - изотермы - показывают, как нагревание распространяется все выше и выше в атмосфере. Но вот поток доходит до противоположного берега острова, вступает снова на море и начинает охлаждаться - тоже снизу вверх. Сплошные линии очерчивают наклонную и сдвинутую относительно острова “шапку” теплого воздуха. Эта “шапки” теплого воздуха напоминает форму, которую принимает дым при сильном ветре. То, что мы видим на рисунке, повторяется всюду над малым и большим различно нагретыми участками. Чем меньше каждый такой участок, тем ниже над ним будет уровень в атмосфере, до которого успеет распространиться нагревание (или охлаждение) воздушного потока. Если воздушное течение с моря переходит на покрытый снегом материк и движется над ним многие тысячи километров, то оно охладится на несколько километров вверх. Если холодный или теплый участок простирается на сотни километров, то его влияние на атмосферу можно проследить только на сотни метров вверх, при меньших размерах - высота еще меньше. Различают три основных вида климатов - большой, средний и малый. Большой климат складывается под влиянием только географической широты и самых больших участков земной поверхности - материков, океанов. Именно этот климат изображают на мировых климатических картах. Большой климат изменяется плавно и постепенно на больших расстояниях, не менее тысяч или многих сотен километров.

Особенности климатов отдельных участков протяженностью в несколько десятков километров (большое озеро, лесной массив, большой город т т.д.) относят к среднему (местному) климату, а более мелких участков (холмы, низины, болота, рощи и т.д.) - к малому климату. Без такого разделения нельзя было бы разобраться, какие различия климата главные, какие второстепенные. Иногда говорят, что создание Московского моря на канале имени Москвы изменило климат Москвы. Это неверно. Площадь Московского моря для этого слишком мала. Различный приток солнечного тепла на разных широтах и неодинаковое использование этого тепла земной поверхности не могут полностью объяснить нам все особенности климатов, если не учесть значение характера циркуляции атмосферы. Воздушные течения все время переносят тепло и холод из разных областей земного шара, влагу с океанов на сушу, а это приводит к возникновению циклонов и антициклонов. Хотя циркуляция атмосферы все время меняется и мы ощущаем эти изменения в сменах погоды, все же сравнение разных местностей показывает некоторые постоянные местные свойства циркуляции. В одних местах чаще дуют северные ветры, в других - южные. Циклоны имеют свои излюбленные пути движения, антициклоны - свои, хотя, конечно, в любом месте бывают любые ветры, и циклоны всюду сменяются антициклонами. В циклонах выпадают дожди.
Человек и климат

Влияние человека на климат начало проявляться несколько тысяч лет тому назад в связи с развитием земледелия. Во многих районах для обработки земли уничтожалась лесная растительность, что приводило к увеличению скорости ветра у земной поверхности, некоторому изменению режима температуры и влажности нижнего слоя воздуха, а также к изменению режима влажности почвы, испарения и речного стока. В сравнительно сухих областях уничтожение лесов часто сопровождается усилением пыльных бурь и разрушением почвенного покрова, заметно изменяющими природные условия на этих территориях.
Вместе с этим уничтожение лесов даже на обширных пространствах оказывает ограниченное влияние на метеорологические процессы большого масштаба. Уменьшение шероховатости земной поверхности и некоторое изменение испарения на освобождённых от лесов территориях несколько изменяет режим осадков, хотя такое изменение сравнительно невелико, если леса заменяются другими видами растительности.
Более существенное влияние на осадки может оказать полное уничтожение растительного покрова на некоторой территории, что неоднократно происходило в прошлом в результате хозяйственной деятельности человека. Такие случаи имели место после вырубки лесов в горных районах со слабо развитым почвенным покровом. В этих условиях эрозия быстро разрушает не защищённую лесом почву, в результате чего становится невозможным дальнейшее существование развитого растительного покрова. Похожее положение возникает в некоторых областях сухих степей, где естественный растительный покров, уничтоженный вследствие неограниченного выпаса сельскохозяйственных животных, не возобновляется, в связи с чем эти области превращаются в пустыни.
Поскольку земная поверхность без растительного покрова сильно нагревается солнечной радиацией, относительная влажность воздуха на ней падает, что повышает уровень конденсации и может уменьшать количество выпадающих осадков. Вероятно, именно этим можно объяснить случаи невозобновления естественной растительности в сухих районах после её уничтожения человеком.
Другой путь влияния деятельности человека на климат связан с применением искусственного орошения. В засушливых районах орошение используется в течение многих тысячелетий, начиная с эпохи древнейших цивилизаций, возникших в долине Нила и междуречье Тигра и Ефрата.
Применение орошения резко изменяет микроклимат орошаемых полей. Из-за незначительного увеличения затраты тепла на испарение снижается температура земной поверхности, что приводит к понижению температуры и повышению относительной влажности нижнего слоя воздуха. Тем не менее, такое изменение метеорологического режима быстро затухает за пределами орошаемых полей, поэтому орошение приводит только к изменениям местного климата и мало влияет на метеорологические процессы большого масштаба.
Другие виды деятельности человека в прошлом не оказывали заметного влияния на метеорологический режим сколько-нибудь обширных пространств, поэтому до недавнего времени климатические условия на нашей планете определялись в основном естественными факторами. Такое положение начало изменяться в середине ХХ века из-за быстрого роста численности населения и особенно из-за ускорения развития техники и энергетики.
Современные воздействия человека на климат можно разделить на две группы, из которой к первой относятся направленные воздействия на гидрометеорологический режим, а ко второй - воздействия, являющиеся побочными следствиями хозяйственной деятельности человека.
Данная работа ставит своей целью рассмотреть в первую очередь вторую группу воздействий, и, в частности, влияние человека на углеродный цикл.

Климаты прошлого
Четвертичный период
Характерной чертой последнего (четвертичного) геологического периода была большая изменчивость климатических условий, в особенности в умеренных и высоких широтах. Природные условия этого времени изучены гораздо подробнее по сравнению с более ранними периодами, но, несмотря на наличие многих выдающихся достижений в изучении плейстоцена, ряд важных закономерностей природных процессов этого времени известен еще недостаточно. К их числу относится, в частности, датировка эпох похолоданий, с которыми 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.

Возможно, это объяснялось разным уменьшением испарения с поверхности океанов из-за распространения морских льдов в более низкие широты. В результате понижалась интенсивность влагооборота, и уменьшалось количество осадков на суше, на которые влияло увеличение площади материков вследствие изъятия воды из океанов, израсходованной при образовании материкового, ледяного покрова. Не подлежит сомнению, что в эпоху последнего оледенения произошло громадное расширение зоны вечной мерзлоты. Это оледенение закончилось 10 – 15 тыс. лет тому назад, что обычно считают концом плейстоцена и началом голоцена – эпохи, в течение которой на природные условия начала 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.

По-видимому, по сравнению с изменениями астрономических факторов, все другие причины оказывали меньшее влияние на колебания климата в четвертичное время.
Дочетвертичное время
По мере отдаления от нашего времени количество сведений о климатических условиях прошлого уменьшается, а трудности интерпретации этих сведений возрастают. Наиболее надежную информацию о климатах отдаленного 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 животных и растений. На этом основании можно думать, что температура поверхности Земли, нижнего слоя воздуха и верхнего слоя водоемов не выходила из указанных пределов. Фактические колебания средней температуры поверхности Земли за длительные интервалы времени были меньше указанного интервала температур и не превосходили нескольких градусов за десятки млн. лет.

Повышение уровня континентов уменьшало интенсивность меридионального теплообмена в океанах и приводило к постоянному снижению температуры в умеренных и высоких широтах.

При общей высокой устойчивости термического режима в мезозойское и третичное время, обусловленной отсутствием полярных льдов, в течение сравнительно редко коротких интервалов могли происходить резкие понижения температуры воздуха и верхних слоев водоемов. Эти понижения были обусловлены совпадением во времени ряда вулканических извержений взрывного характера.
Современные изменения климата
Наиболее крупное изменение климата за время инструментальных наблюдений началось в конце 19 века. Оно характеризовалось постепенным повышением температуры воздуха на всех широтах северного полушария во все сезоны года, причем наиболее сильное потепление происходило в высоких широтах и в холодное время года. Потепление ускорилось в 10-х годах 20 века и достигло максимума в 30-х годах, когда средняя температура воздуха в северном полушарии повысилась приблизительно на 0,6 градусов по сравнению с концом 19 века. В 40-х годах процесс потепления сменился похолоданием, которое продолжается до настоящего времени. Это похолодание было довольно медленным и пока еще не достигло масштабов предшествующего ему потепления.

Хотя данные о современном изменении климата в южном полушарии имеют менее определенный характер по сравнению с данными для северного полушария, есть основания считать, что в первой половине 20 века в южном полушарии также происходило потепление.

В северном полушарии повышение температуры воздуха сопровождалось сохранением площади полярных льдов, отсутствием границы вечной мерзлоты в более высокие широты, продвижением к северу границы леса и тундры и другими изменениями природных условий.

Существенное значение имело отмечавшееся в эпоху потепления изменение режима атмосферных осадков. Количество осадков в ряде районов недостаточного увлажнения при потеплении климата уменьшилось, в особенности в холодное время года. Это привело к уменьшению стока рек и падению уровня некоторых замкнутых водоемов.

Особую известность получило произошедшее в 30-х годах резкое снижение уровня Каспийского моря, обусловленное главным образом уменьшением стока Волги. Наряду с этим в эпоху потепления во внутриконтинентальных районах умеренных широт Европы, Азии и Северной Америки возросла частота засух, охватывающих большие территории.

Потепление, достигшее максимума в 30-х годах, по-видимому, определялось увеличением прозрачности стратосферы, повысившим поток солнечной радиации, поступающей в тропосферу (метеорологическую солнечную постоянную). Это привело к возрастанию средней планетарной температуры воздуха у земной поверхности.

Изменения температуры воздуха на различных широтах и в различные сезоны зависели от оптической толщины стратосферного аэрозоля и от перемещения границы морских полярных льдов. Обусловленное потеплением отступления морских арктических льдов привело к дополнительному, заметному повышению температуры воздуха в холодное время года в высоких широтах северного полушария.

Представляется вероятным, что изменения прозрачности стратосферы, произошедшие в первой половине 20 века, были связаны с режимом вулканической деятельности и, в частности, с изменением поступления в стратосферу продуктов вулканических извержений, включая в особенности сернистый газ. Хотя этот вывод основан на значительном материале наблюдений, он, однако, является менее очевидным по сравнению с приведенной выше основной частью объяснения причин потепления.

Следует указать, что это объяснение относится только к главным чертам изменения климата, которое произошло в первой половине 20 века. Наряду с общими закономерностями процесса изменения климата этот процесс характеризовался многими особенностями, относящимися к колебаниям климата за более короткие периоды времени и к колебаниям климата в отдельных географических районах.

Но такие колебания климата были в значительной мере обусловлены изменениями циркуляций атмосферы и гидросферы, которые имели в некоторых случаях случайный характер, а в других случаях были следствием автоколебальных процессов.

Есть основания думать, что в последние 20-30 лет изменения климата начали в известной мере зависеть от деятельности человека. Хотя потепление первой половины 20 века оказало определенное влияние на хозяйственную деятельность человека и явилось наиболее крупным изменением климата за эпоху инструментальных наблюдений, его масштабы были незначительны по сравнению с теми изменениями климата, которые имели место в течение голоцена, не говоря уже о плейстоцене, когда развивались крупные оледенения.

Тем не менее, изучение потепления, произошедшего в первой половине 20 века, имеет большое значение для выяснения механизма изменений климата, освещенным массовыми данными надежных инструментальных наблюдений.

В связи с этим всякая количественная теория изменений климата должна быть, прежде всего, проверена по материалам, относящимся к потеплению первой половины 20 века.
Климат будущего
Перспективы изменений климата

При изучении климатических условий будущего следует сначала остановиться на тех изменениях, которые могут произойти вследствие естественных причин. Эти изменения могут зависеть от следующих причин:

Вулканическая деятельность. Из изучения современных изменений климата следует, что колебания вулканической активности могут влиять на климатические условия для периодов времени, равных годам и десятилетиям. Возможно, также влияние вулканизма на изменения климата за периоды порядка столетий и за длительные интервалы времени;

Астрономические факторы. Изменение положения поверхности Земли по отношению к Солнцу создает изменения климата с временными масштабами в десятки тысяч лет;

Состав атмосферного воздуха. В конце третичного и в четвертичное время, определенное влияние на климат оказывало убывание содержания углекислого газа в атмосфере. Принимая во внимание скорость этого убывания и соответствующие ему изменения температуры воздуха, можно заключить, что влияние естественных изменений содержания углекислоты на климат существенно для интервалов времени более ста тысяч лет;

Строение земной поверхности. Изменение рельефа и связанные с ними изменения положения берегов морей и океанов могут заметно изменить климатические условия на больших пространствах за периоды времени, не меньше сотен тысяч - миллионов лет;

Солнечная постоянная. Оставляя в стороне вопрос о существовании влияющих на климат короткопериодических колебаний солнечной постоянной, следует принять во внимание возможность медленных изменений солнечной радиации, обусловленных эволюцией солнца. Также изменения могут существенно влиять на климатические условия за периоды не менее ста миллионов лет.

Наряду с изменениями, обусловленными внешними факторами, климатические условия меняются в результате автоколебательных процессов в системе атмосфера – океан - полярные льды. Также изменения относятся к периодам времени порядка годов – десятилетий и, возможно, также к периодам в сотни и даже тысячи лет. Указанные в этом перечне временные масштабы действия различных факторов на изменения климата в основном согласуются с аналогичными оценками Митчелла и других авторов. Сейчас существует проблема предсказания изменений климата в результате деятельности человека, которая существенно отличается от проблемы прогноза погоды. Ведь для нее необходимо принять во внимание изменение во времени показателей хозяйственной деятельности человека. В связи с этим задача предсказания климата содержит два основных элемента – прогноз развития ряда аспектов хозяйственной деятельности и расчет тех изменений климата, которые соответствуют изменению соответствующих показателей деятельности человека.
Возможный экологический кризис
Современная деятельность человека, так же как и его деятельность в прошлом, существенно изменила природную среду на большей части нашей планеты, эти изменения до недавнего времени были только суммой многих локальных воздействий на природные процессы. Они приобрели планетарный характер не в результате изменения человеком природных процессов глобального масштаба, а потому, что локальные воздействия распространились на большие пространства. Иначе говоря, изменение фауны в Европе и Азии не влияло на фауну Америки, регулирование стока американских рек не изменило режима стока африканских рек и так далее. Только в самое последнее время началось воздействие человека на глобальные природные процессы, изменение которых может оказать влияние на природные условия всей планеты.

Принимая во внимание тенденции развития хозяйственной деятельности человека в современную эпоху, недавно было высказано предложение, что, дальнейшее развитие этой деятельности может привести к значительному изменению окружающей среды, в результате которого произойдет общий кризис экономики и резко сократится численность населения.

К числу крупных проблем относится вопрос о возможности изменения под влиянием хозяйственной деятельности глобального климата нашей планеты. Особое значение этого вопроса заключается в том, что такое изменение может оказать существенное влияние на хозяйственную деятельность человека раньше всех других глобальных экологических нарушений.

При определенных условиях влияние хозяйственной деятельности человека на климат может в сравнительно близком будущем привести к потеплению, сравнимому с потеплением первой половины 20 века, а затем намного превзойти это потепление. Таки образом, изменение климата, возможно, является первым реальным признаком глобального экологического кризиса, с которым столкнется человечество при стихийном развитии техники и экономики.

Основной причиной этого кризиса на его первой стадии будет переопределение количества осадков, выпадающих в различных районах земного шара, при их заметном уменьшении во многих районах неустойчивого увлажнения. Поскольку в этих районах расположены важнейшие области производства зерновых культур, изменение режима осадков может существенно затруднить проблему повышения урожайности для обеспечения продовольствием быстро растущего населения земного шара.

По этой причине вопрос о предотвращения нежелательных изменений глобального климата является одной из существенных экологических проблем современности.
Проблема регулирования климата
Для предотвращения неблагоприятных изменений климата, возникающих под влиянием хозяйственной деятельности человека, осуществляются различные мероприятия; наиболее широко ведется борьба с загрязнением атмосферного воздуха. В результате применения во многих развитых странах различных мер, включающих очистку воздуха, используемого промышленными предприятиями, транспортными средствами, отопительными устройствами и так далее, в последние годы достигнуто снижение уровня загрязнения воздуха в ряде городов. Однако во многих районах загрязнение воздуха усиливается, причем, имеется тенденция к росту глобального загрязнения атмосферы. Это указывает на большие трудности предотвращения роста количества антропогенного аэрозоля в атмосфере.

Еще труднее были бы задачи (которые пока еще не ставились) предотвращения увеличения содержания углекислого газа в атмосфере и роста тепла, выделяемого при преобразованиях энергии, используемой человеком. Простых технических средств решения этих задач не существует, кроме ограничений потребления топлива и потребления большинства видов энергии, что ближайшие десятилетия несовместимо с дальнейшим техническим прогрессом.

Таким образом, для сохранения существующих климатических условий в близком будущем окажется необходимым применение метода регулирования климата. Очевидно, что при наличии такого метода он мог быть использован также для предотвращения неблагоприятных для народного хозяйства естественных колебаний климата и в дальнейшем, соответствующем интересам человечества.

Имеется ряд работ, в которых рассматривались различные проекты воздействия на климат. Один из крупнейших проектов имеет целью уничтожение арктических льдов для значительного повышения температуры в высоких широтах. При обсуждении этого вопроса был выполнен ряд исследований связи режима полярных льдов с общими климатическими условиями. Влияние исчезновения полярных льдов на климат будет сложным и не во всех отношениях благоприятным для деятельности человека. Далеко не все последствия разрушения полярных льдов для климата и природных условий различных территорий можно сейчас предсказать с достаточной точностью. Поэтому, при наличии возможности уничтожить льды это мероприятие осуществлять в ближайшем будущем нецелесообразно.

Из других путей воздействия на климатические условия заслуживает внимание возможность изменения атмосферных движений большого масштаба. Во многих случаях атмосферные движения неустойчивы, в связи с чем возможны воздействия на них с затратой сравнительно небольшого количества энергии.

В других работах упоминаются некоторые методы воздействия на микроклимат в связи с агрометеорологическими задачами. К их числу относятся различные способы защиты растений от заморозков, затенение растений с целью защиты их от перегрева и излишнего испарения влаги, посадки лесных полос и другие.

В некоторых публикациях упоминаются другие проекты воздействия на климат. К их числу относятся идеи воздействия на некоторые морские течения путем строительства гигантских плотин. Но ни один проект такого рода не имеет достаточного научного обоснования, возможное влияние их осуществления на климат остается совершенно неясным.

Другие проекты включают предложения о создании крупных водоемов. Оставляя в стороне вопрос о возможности осуществления такого проекта, следует отметить, что связанные с ним изменения климата изучены очень мало.

Можно думать, что некоторые из выше перечисленных проектов воздействия на климат ограниченных территорий будут доступны для техники близкого будущего, или целесообразность их осуществления будет доказана.

Гораздо большие трудности на пути осуществления воздействий на глобальный климат, то есть на климат всей планеты или ее значительной части.

Из различных источников путей воздействия на климат, по-видимому, наиболее доступен для современной техники метод, основанный на увеличении концентрации аэрозоля в нижней стратосфере. Осуществление этого воздействия на климат имеет целью предотвратить или ослабить изменения климата, которые могут возникнуть через несколько десятилетий под влиянием хозяйственной деятельности человека. Воздействия такого масштаба могут быть необходимы в 21 веке, когда в результате значительного роста производства энергии может существенно повысится температура нижних слоев атмосферы. Уменьшение прозрачности стратосферы в таких условиях может предотвратить нежелательные изменения климата.
Заключение
Из выше перечисленных материалов можно сделать вывод, что в современную эпоху глобальный климат уже в некоторой мере изменен в результате хозяйственной деятельности человека. Эти изменения обусловлены главным образом увеличением массы аэрозоля и углекислого газа в атмосфере.

Современные антропогенные изменения глобального климата сравнительно невелики, что частично объясняется противоположным влиянием на температуру воздуха роста концентрации аэрозоля и углекислого газа. Тем не менее эти изменения имеют определенное практическое значение, в основном в связи с влиянием режима осадков на сельскохозяйственное производство. При сохранении современных темпов хозяйственного развития антропогенные изменения могут быстро возрасти и достигнуть масштабов, превышающих масштабы естественных колебаний климата, происходивших в течение последнего столетия.

В дальнейшем при этих условиях изменения климата будут усиливаться, причем в 21 веке они могут стать сравнимыми с естественными колебаниями климата. Очевидно, что столь значительные изменения климата могут оказать громадное влияние на природу нашей планеты и многие стороны хозяйственной деятельности человека.

В связи с этим возникают задачи предсказания антропогенных изменений климата, которые возникнут при различных вариантах хозяйственного развития, и разработки методов регулирования климата, которые должны предотвратить его изменения в нежелательном направлении. Наличие этих задач существенно изменяет значение исследований изменений климата и особенно изучения причин этих изменений. Если раньше такие исследования имели в значительной мере познавательные цели, то сейчас выясняется необходимость их выполнения для оптимального планирования развития народного хозяйства.

Следует указать на международный аспект проблемы антропогенных изменений климата, который приобретает особенно большое значение при подготовке крупномасштабных воздействий на климат. Воздействие на глобальный климат приведет к изменению климатических условий на территории многих стран, причем характер этих изменений в разных районах будет различным.

Сейчас есть основания для поставки вопроса о заключении международного соглашения, запрещающего осуществление несогласованных воздействий на климат. Такие воздействия должны разрешаться только на основе проектов, рассмотренных и одобренных ответственными международными органами. Это соглашение должно охватывать как мероприятия по направленному воздействию на климат, так и те виды хозяйственной деятельности человека, которые могут привести к непреднамеренным применениям глобальных климатических условий.

Список литературы

1. Будыко М.И. Изменения климата.- Ленинград: Гидрометеоиз-дат, 1974. - 279 с.

2. Будыко М.И. Климат в прошлом и будущем.- Ленинград: Гид-рометеоиздат, 1980.- 350 с.

3. Лосев К.С. Климат: вчера, сегодня… и завтра?- Ленинград, Гидрометеоиздат, 1985. 173 с.

4. Монин А.С., Шишков Ю.А. История климата.- Ленинград: Гидрометеоиздат, 1974. 407 с.

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта referat2000.bizforum.ru/

Прогнозы о том, как будет меняться наш климат, зачастую противоречат друг другу. Что нас ждёт: глобальное потепление или новый ледниковый период? Исследователи из предполагают, что и то, и другое, только разных масштабов и в разное время.

"Современный климат и природная среда окончательно сформировались в четвертичный период — этап геологической истории Земли, который начался 2,58 миллиона лет назад и продолжается по сей день. Этот период характеризуется чередованием ледниковых и межледниковых эпох. В определённые его этапы происходили мощные оледенения. Сейчас мы живем в тёплую межледниковую эпоху, которая называется голоценом ", — рассказывает заведующий лабораторией геологии кайнозоя, палеоклиматологии и минералогических индикаторов климата ИГМ СО РАН доктор геолого-минералогических наук, профессор НГУ Владимир Зыкин .

Когда появились первые более или менее достоверные данные о климате четвертичного периода, считалось: межледниковые эпохи продолжаются всего десять тысяч лет. Эпоха голоцена, в которой мы живём, началась приблизительно десять тысяч лет назад, поэтому многие исследователи в конце прошлого века начали говорить о приближении глобального оледенения.

Однако их выводы были поспешными. Дело в том, что чередование крупных ледниковых и межледниковых эпох объясняется орбитальной теорией, разработанной сербским исследователем Милутином Миланковичем в 1920-х годах. Согласно ей, эти процессы связаны с изменением орбиты Земли при движении вокруг Солнца. Учёный рассчитал изменения орбитальных элементов и сделал приблизительный "график оледенений" в четвертичном периоде. Последователи Миланковича высчитали, что продолжительность голоцена должна составлять около 40 тысяч лет. То есть ещё 30 тысяч лет человечество может спать спокойно.

Впрочем, авторы работы не уверены, что в этих изменениях виновны исключительно люди. Дело в том, что значительные изменения количества СО 2 в атмосфере наблюдались и в те эпохи, когда не то что антропогенного воздействия, но и людей-то на Земле не существовало. Более того, согласно сравнительным графикам, рост температуры на 800 лет опережает повышение концентрации углекислого газа.

Увеличение СО 2 , по-видимому, связано с повышением температуры воды в Мировом океане, что приводит к освобождению углекислого газа из воды и метана из донных осадков. То есть, по-видимому, речь идёт и о естественных причинах. Поэтому специалисты призывают более внимательно исследовать это направление и не "упрощать" подход к пониманию происходящих глобальных изменений, обвиняя в них исключительно людей.

"Отношение человечества к проблемам изменения климата хорошо отражает картина Питера Брейгеля старшего "Слепые", на которой шесть незрячих идут вдоль обрыва", — заключает профессор Зыкин.