Основные причины изменения климата в геологическом прошлом.

При осреднении данных наблюдений за несколько десятилетий выявляются различия средних величин. Однако массовые метеорологические наблюдения ведутся еще только 100 лет. Об изменчивости климата за более длительный период свидетельствуют данные летописей и хроник. В них отмечали отдельные катастрофические аномалии погоды, приводили описания самых суровых зим или самых засушливых лет. Климатологический анализ этих источников позволяет реконструировать климат последнего тысячелетия.Приближенные оценки изменений климата за более длительные промежутки времени получают из физических или биологических данных.

– Колонки льда, полученные при бурении ледников, позволяют установить состав воздуха захваченных в лед пузырьков. Важную информацию дают и другие свойства реликтового льда.

– Морские осадочные породы органического происхождения, например кораллы, свидетельствуют о количественных, качественных и видовых изменениях со временем флоры и фауны океанов и морей, связанных с колебаниями климата.

– Морские осадочные породы неорганического происхождения (виды глин, пыль, занесенная с континентов) также служат для идентификации палеоклимата.

– Геоморфологические и геологические данные на суше (ледниковые отложения, характер выветривания пород, вид береговой линии, ветровые, озерные и пещерные отложения, древние почвы) дают много указаний для идентификации климата.

– Большую информацию о климате содержат остатки наземной растительности (годовые кольца деревьев, реликтовая пыльца и другие остатки растений, обилие и распределение насекомых и других организмов по территории, органический состав озерных отложений).

Изучение косвенных климатических данных показывает, что температура на Земле в прошлом была на 8 – 15 ⁰С выше, чем в настоящее время. За последний миллиард лет теплые периоды прерывались оледенениями примерно 925, 800, 680, 450, 330 и 2 млн лет назад.

Промежуток времени от 2 000 000 до 14 000 лет назад называется плейстоценовым оледенением или ледниковым периодом. В это время огромные ледники несколько раз покрывали Азию, Европу и Северную Америку. Эти ледники были нестатичны: они то отступали, то наступали. В самые холодные фазы ледникового периода температура на Земле была примерно на 4 – 5 ⁰С ниже, чем в настоящее время.

Последняя фаза отступления ледников еще продолжается. Она началась примерно 14 000 лет назад и называется эпохой голоцена. Чередование похолоданий и потеплений отмечается в течение всей этой эпохи. Примерно от 10 000 до 8 500 лет назад возникло похолодание, а затем опять началось потепление. Оно достигло своего максимума 5000 – 3000 лет назад. Тогда климат был на 1 ‑ 2 ⁰С выше современного. Этот промежуток времени климатологи называют климатическим оптимумом.

От 3000 до 2000 лет назад опять было похолодание, которое сменило потепление от 2000 до 1500 лет назад, а затем снова похолодание, которое длилось от 1500 до 750 г. до н. э. От 750 ‑ 150 г. до н.э. происходило потепление почти до уровня климатического оптимума.

Время существования Римской империи (150 г. до н.э. – 300 г. н.э.) характеризовалось похолоданием, которое длилось до 900 г. н.э. Период с 900 по 1200 г. н.э. называют малым климатическим оптимумом. Он сменился периодом сильных возмущений климата, который продолжался примерно до начала XVI в.От 1550 до 1850 г. температура на Земле понизилась почти до значений, характерных для начала голоцена. Этот промежуток называют малым ледниковым периодом. Температура на Земле была примерно на 1 ⁰С ниже, чем в настоящее время.

72. Современные изменения климата: как их выявляют, в чем они проявляются и чем объясняются.

В настоящее время климатологи считают важнейшими факторами изменений климата: изменения параметров орбиты Земли, состава атмосферы, солнечного излучения и извержения вулканов.

Известны три циклических процесса, изменяющих параметры орбиты и приводящих к колебаниям значений солнечной постоянной.

Первый – изменение формы орбиты от эллиптической к почти круговой с периодом около100 000 лет; он называется колебанием эксцентриситета. Чем более эллиптична орбита, тем сильнее вариация солнечной энергии между моментами, когда Земля ближе всего к Солнцу или дальше всего от него. В настоящее время орбита Земли мало эллиптична и разность потока солнечной энергии около 7 %. Во время наибольшей эллиптичности эта разность может достигать 20 %.

Второй циклический процесс – это колебание оси суточного вращения земного шара, называемое прецессией. Период этого колебания около 26 000 лет. В настоящее время Земля ближе к Солнцу в январе, чем в июне. Но вследствие прецессии через 13 000 лет она будет ближе к Солнцу в июне, чем в январе. Это приведет к росту сезонных колебаний температуры Северного полушария.

Третий циклический процесс – это изменение наклона земной оси к плоскости эклиптики, имеющее период около 41 000 лет. За это время наклон меняется от 22,5 до 24,5⁰. В настоящее время он составляет 23,5⁰. Чем меньше этот наклон, тем меньше различия между зимой и летом. Более теплые зимы бывают более снежными, а более холодные лета не дают всему снегу растаять. Снег накапливается на Земле, способствуя росту ледников. При росте наклона сезоны выражены более резко, зимы холоднее и снега меньше, а лето теплее и больше снега и льда тает. Это способствует отступлению ледников в полярные районы.

Изменения состава атмосферы наиболее сильно влияют на климат через парниковый эффект. Главнейший из парниковых газов – водяной пар. Его содержание в атмосфере устанавливается в процессе влагооборота и контролируется общей циркуляцией.

Важными парниковыми газами являются также двуокись углерода и метан. Они привлекают особое внимание климатологов, так как их содержание сильно зависит от деятельности человека. Например, за счет роста объемов сжигаемого топлива концентрация двуокиси углерода в атмосфере возросла за 150 лет примерно на 30 %. Рост концентрации парниковых газов ведет к росту температуры воздуха у поверхности Земли при падении температуры в верхней тропосфере. При этом, кроме общего потепления и таяния ледников, возможно усиление неустойчивости атмосферной циркуляции и рост количества опасных явлений.

Физические процессы, происходящие на Солнце, приводят к образованию на его поверхности областей с температурой, пониженной по сравнению с остальной поверхностью на 6 ⁰С. Эти области называются солнечными пятнами, и когда их особенно много, возникает уменьшение инсоляции примерно на 0,1 %. Такое уменьшение в течение нескольких лет может иметь заметные климатические последствия. Поэтому процессы пятнообразования, которые называют солнечной активностью, привлекают большое внимание метеорологов.