Изменения климата в голоцене.

По решению VIII конгресса Международной ассоциации по изучению четвертичного периода (Париж, 1969) нижней границей голоцена принято считать рубеж 10 тыс. лет назад. Промежуток времени между концом последнего вюрмского оледенения (17 тыс. лет назад) и началом голоцена (10 тыс. лет назад) носит название позднеледниковье. Повышение температуры, таяние ледников и разрушение ледниковых покровов началось 16 000 лет назад. Это потепление климата имело глобальный характер. Оно сопровождалось деградацией вюрмских ледниковых покровов Европы и Северной Америки, но этот процесс не был монотонным. Позднеледниковье характеризовалось крайне неустойчивым климатом: потепления, которые называются раунис (Ra), бёллинг (Вё) и аллерёд (А1), прерывались пятью резкими и глубокими похолоданиями — порт-брюс, дриас I (13,2 тыс. лет назад), фьёрос-нева (12,8 тыс. лет назад), дриас II (12,2 тыс. лет назад) и наиболее сильным похолоданием дриас III около 10,8-10,5 тыс. лет назад. Новое глобальное потепление началось около 10,3-10,2 тыс. лет назад. Таким образом голоцен начался интенсивным потеплением. В результате исчезновение Скандинавского ледникового покрова произошло около 8,5 тыс. лет назад, а Севере-Американских покровов — около 6,5 тыс. лет до н. э. В бореальном периоде таежные леса продолжали оттеснять тундру к северу. За ними следовали широколиственные леса, которые заняли Южную и отчасти Северную Европу. Первая периодизация изменений климата в голоцене была разработана Блиттом и Сернандером по палеоботаническим признакам в Швеции.
Выделены климатические периоды: Пребореальный (РВ), Бореальный (ВО), Атлантический (AT), Суббореальный (SB) и Субатлантический (SA). В каждом периоде наблюдались потепления и похолодания. Однако на фоне этих потеплений и похолоданий можно выделить общую тенденцию (тренд) в ходе температуры. В пребореальном периоде происходил интенсивный рост температуры на протяжении почти тысячи лет (от 10,3 до 9,3 тыс. лет назад). Наиболее значительное потепление произошло 9,0-8,7 тыс. лет назад в так называемый бореальный оптимум. Во время этого потепления отмечается наиболее северное за весь голоцен положение границы березы высокоствольной, остатки которой находят на островах Арктического бассейна. В бореальном периоде таежные леса продолжали оттеснять тундру к северу. За ними следовали широколиственные леса, которые заняли Южную и отчасти Среднюю Европу. Таким образом, бореальный период, положивший начало мегатермалу (9-5 тыс. лет) это время относительно теплого климата, когда в высоких и умеренных широтах температура летом была на 2-3°С выше современной. Затем, около 6000 лет назад, начался так называемый климатический оптимум, который отождествляют с атлантическим периодом. В атлантическое время климат был теплее современного. На протяжении атлантического времени выделяются три наиболее теплых интервала когда температура воздуха в высоких широтах была на 2-4°С выше современной и три относительно холодных, во время которых отмечены подвижки горных ледников, и древесная растительность отступала к югу. Наиболее изучено потепление АТ5, которое известно как «климатический оптимум голоцена» (6,2-5,3 тыс. лет назад). В Европе растительность была богаче и содержала больше, чем сейчас, теплолюбивых видов; здесь растительные зоны продвинулись на север. Среднегодовая температура в Европе была на 2-3°С выше, чем теперь. В европейской части России все лесные зоны продвинулись на север на 300-400 км, а темнохвойные леса вышли на берега Баренцева моря. В тропической области климатический оптимум голоцена проявился увеличением влажности воздуха, количества осадков и небольшим повышением температуры. Сахара в то время была саванной; уровень озера Чад превышал современный на 40 м. Многочисленные признаки из других мест Северного и Южного полушарий показывают, что во время голоценового оптимума теплый и влажный климат господствовал на всем земном шаре. Если взглянуть на ход температуры в пребореальном, бореальном и атлантическом периодах, то можно видеть, что на фоне отдельных потеплений и похолоданий наблюдался устойчивый рост температуры, который продолжался первые 5 тыс. лет голоцена. Затем, после климатического оптимума голоцена (AT5) наблюдается устойчивое падение температуры, которое началось первым значительным похолоданием в суббореальном периоде. В этом похолодании отмечается некоторое смещение всех ландшафтных зон к экватору, наступание горных ледников на Аляске, Шпицбергене, Исландии, в Альпах, усиление ледовитости в высоких широтах, а в аридных областях — засушливости. Около 500 лет до н. э. начался субатлантический период — прохладный и влажный, который продолжается по настоящее время. В этот период произошло ухудшение климата, он стал более прохладным, количество осадков увеличилось, например в Англии и Швеции в 1,5 раза. Началось развитие торфяных болот, наступление тундры на лес и леса на степь. Климат постепенно трансформировался в современный, отличающийся большей океаничностью.

Изменения климата в историческое время.

В первые столетия нашей эры увлажнение и температура были близки к современным. Однако приблизительно в IV-V вв. н. э. произошло изменение условий и до VIII в. в Европе климат был сухой и теплый. В это время началось сокращение торфяников и понижение уровня озер. Период раннего средневековья (от VIII до XIV в.) называется эпохой викингов. В это время климат стал более мягким и теплым, произошло резкое уменьшение ледовитости северных морей. В период между 800 и 1200 г. викинги могли плавать в широтах, где сейчас встречается плавучий лед. Они открыли и заселили Исландию и Гренландию, достигли Ньюфаундленда, беспрепятственно плавали на Шпицберген. В Западной Европе период между 750 и 1200 г. н. э. также отличался теплым климатом и некоторым уменьшением влажности. В XII-XIII вв. на Балтийском побережье и в Англии выращивали виноград, что на 4-5° широты севернее, чем теперь. Период VIII-XIII вв. в Северной Америке также отличался весьма благоприятным тепльм климатом — в районе Великих Озер появилось много поселений, жители которых занимались земледелием. Поэтому период VIII-XIII вв. получил название малого климатического оптимума. В XIII-XIV вв. началось новое похолодание климата, постепенно увеличилась ледовитость северных морей, морские пути в Гренландию стали непроходимыми для судов викингов. Ледники Гренландии начали наступать и уничтожать поселения викингов, которые к концу XIV и началу XV в. оказались стертыми с лица земли. В XIII-XIV вв. увеличилась и внутрисезонная изменчивость климата. Наметился переход к так называемому малому ледниковому периоду, который, по мнению одних, продолжался с XIV до середины XIX в., а по мнению других, с XVII до середины XIX в. Наиболее яркая черта малого ледникового периода — поведение горных ледников. Так, в XVI в. стало заметным наступание альпийских ледников, в конце XVI и в XVII в. наступание достигло максимума. Около 1700 г. отмечалось некоторое отступание альпийских ледников, но именно в это время развивалось наступание ледников в Исландии и Норвегии. Затем значительные наступания ледников около 1720 г. были отмечены в Альпах, Скандинавии, США и на Аляске. На Аляске ледники начали расширяться и спускаться с гор в долины еще в XIV в. В Северной Европе, Исландии и на Аляске особенно мощным было наступление ледников в 1740-1750 гг. В течение 1760-1790 гг. продолжалось наступление альпийских ледников, максимум их распространения был достигнут в 1820 г. Новый глобальный максимум горного оледенения в Альпах, Исландии, Норвегии, Северной Америке, Британской Колумбии и Патагонских Андах Южной Америки был отмечен в 1850 г. Наступание 1850-1860 гг. было последним глобальным наступанием горных ледников, и оно знаменовало конец малого ледникового периода. Нужно заметить, что изменения климата как во время малого климатического оптимума, так и во время малого ледникового периода в разных районах Земли происходили несинхронно. Точные причины этих изменений неизвестны. Существует предположение, что малый ледниковый период связан с увеличением вулканических извержений, а также с уменьшением концентрации СО2 в атмосфере в это время.

Изменения климата в период инструментальных наблюдений.

О колебаниях климата в последней четверти XIX и в XX в. можно судить не только по косвенным данным, но и на основе обработки прямых, метеорологических измерений. В настоящее время имеются многочисленные свидетельства того, что потепление, последовавшее за малым ледниковым периодом, продолжалось в конце XIX и первой половине XX в. Об этом говорят не только отступания горных ледников в Европе, Северной Америке и Азии, но и обработанные ряды метеорологических измерений за 100 лет. На рисунке представлен вековой ход годовых и пятилетних средних аномалий температуры воздуха Северного полушария (по отношению к «норме» за 1881-1975 гг.) для различных широтных зон и в целом для внеэкваториальной части Северного полушария (87,5-17,5° с.ш.). Анализ рис. показывает, что температура во второй половине XIX века была значительно ниже принятой нормы. Это конец малого ледникового периода. Затем в течение XX в. начался рост температуры. Однако он не был одинаковым. Ход кривых на рис. позволяет сделать вывод о том, что с конца прошлого века по 1940 г. происходило потепление на всем Северном полушарии, величина которого составила не менее 0,6°С. После 1940 г. и до середины 60-х годов происходило похолодание, которое составило около 0,4°С, затем началось новое потепление, продолжающееся и в настоящее время. Как видно из рис., наибольшие изменения среднегодовой температуры происходят в Арктике (пояс 87,5-72,5° с.ш.), здесь же наблюдается и наибольшая межгодовая изменчивость температуры. Наименьшие изменения и межгодовая изменчивость температуры наблюдаются в тропической зоне (37,5-17,5° с.ш.). Выводы, полученные на основе обработки наблюдений метеорологических станций Северного полушария, расположенных главным образом на материках, были подтверждены обработкой судовых наблюдений на всех океанах земного шара и наземных станций в Южном полушарии.

В целом, по оценке Межправительственной группы экспертов по изменениям климата (учреждена программой ООН по окружающей среде и Всемирной Метеорологической организацией в 1988 г.) в течение XX в. глобальная температура воздуха увеличилась на 0,6 ± 0,2°С. В IV оценочном докладе МГЭИК (2007 г.) отмечено, что за период 1907-2006 рост глобальной температуры составил 0,74 °С. Они же установили, что минимальные значения температуры воздуха над сушей в 1950-1993 гг. увеличивались со скоростью примерно на 0,2°С за десятилетие, а максимальные температуры — только на 0.1 °С за 10 лет. Кроме того, был сделан вывод о том, что потепление в XX в. было наибольшим за последнее тысячелетие. Спутниковые данные показывают, что начиная с конца 1960-х годов, площадь снежного покрова уменьшилась примерно на 10%, а наземные наблюдения — что продолжительность ледяного покрова на реках и озерах в средних и высоких широтах Северного полушария уменьшилась примерно на две недели. В XX в. наблюдалось повсеместное отступание горных ледников в неполярных районах и повышение уровня Мирового океана на 0,1-0,2 м, вероятно вызванное повсеместным таянием материкового льда. Наконец, в XX столетии количество атмосферных осадков увеличивалось на 0,5-1% за десятилетие в большинстве районов высоких и средних широт Северного полушария, при этом во второй половине века выросла повторяемость сильных осадков. Но в субтропиках Северного полушария (между 10-30° с.ш.) количество осадков, напротив, уменьшалось примерно на 3% за десятилетие. Таким образом, последние 100 лет можно назвать периодом потепления климата.