Чем пахнет дождь? Ясные ответы на туманные вопросы о климате и погоде

Форма орбиты Земли, или эксцентриситет, тоже колеблется со временем. Каждые 100 тысяч лет орбита становится сначала более вытянутой, почти эллиптической, а потом снова практически круглой. Когда орбита эллиптическая, Земля сильнее удаляется от Солнца, что в соответствующие времена года приводит к резкому похолоданию. Сейчас Земля как раз на эллиптической орбите. Она оказывается дальше всего от Солнца, когда в Северном полушарии наступает лето. Угол наклона Земли меняется раз в 41 тысячу лет – с 21,3 до 23,4 градуса. Чем больше угол, тем больше разница между временами года: лето жарче, а зима суровее. Это тоже вносит свой вклад в земной климат, причем даже больший, чем расстояние планеты от Солнца. Уровень солнечного излучения также зависит от того, насколько колеблется, подобно волчку, ось вращения Земли – это называется прецессией. Эти колебания связаны с действием на Землю притяжения Солнца и Луны. При сильной прецессии уровень солнечного излучения может значительно снизиться, что вызовет соответствующее изменение климата Земли. Однако действуют и другие процессы. Механизм положительной обратной связи ускоряет похолодание или потепление, стоит погодному маятнику качнуться в одном из этих направлений. Увеличение площади Земли, покрытой ледниками, ведет к увеличению альбедо, планета отражает больше солнечного света и меньше его поглощает (соответственно, поступает меньше тепла), это приводит к дальнейшему снижению температуры. Хоть подобные системы и не всегда работают как часы, в истории Земли были периоды быстрого похолодания, которое само по себе ускоряло образование льда и его распространение на большие территории.

Еще один механизм, действующий во время ледниковых периодов – снижение содержания углекислого газа. Дело здесь по большей части в его поглощении морями и океанами. Двуокись углерода – мощный парниковый газ, который отлично задерживает тепло, чем повышает температуру нижней части атмосферы. Связывание углекислого газа во время продолжительных холодов препятствует нагреву атмосферы, так что общемировая температура падает еще сильнее. Но как только газ высвобождается, начинается быстрое потепление, и климат вновь меняется.

Стоит еще отметить, что крупные извержения вулканов также оказывают на климат огромное влияние. Большие объемы пепла и вулканической пыли, которое выбрасывается в верхнюю атмосферу при крупных извержениях, могут оставаться там месяцами, если не годами, а это снижает интенсивность солнечного излучения. Трудно вычислить, впрочем, влияет ли это краткосрочное охлаждение сильнее, чем образование при извержениях новых парниковых газов, которые могут более эффективно удерживать тепло.

В целом нужно отметить, что естественные колебания уровня солнечного излучения и другие природные процессы, происходящие на Земле, сильно и постоянно влияют на климат, то погружая планету в мир вечного льда, то разогревая до предела. Масштабы пространственной и временной шкалы, на которых происходят эти изменения, кажутся невероятными. История климата Земли имеет фундаментальное значение для понимания будущих процессов. А теперь представьте себе, что в течение двух миллиардов лет температура планеты понижалась и повышалась, колеблясь в определенных рамках десятками тысячелетий, а за последние сто лет наблюдается ее беспрецедентный рост. Тепла поступает так много, что нарушаются все естественные процессы.

Влияет ли антропогенное изменение климата на погодный режим?

Если вкратце – да, антропогенное изменение климата уже меняет погодные режимы. С начала промышленной революции выбросы углекислого газа в атмосферу значительно увеличились. Это приводит к повышению среднемировой температуры, которое неизбежно продолжится, пока не будут приняты радикальные меры по прекращению дальнейших выбросов и снижению общего количества углекислого газа в атмосферепланеты. Климатологи однозначно утверждают, что, пока повышается среднемировая температура, режимы погоды продолжат изменяться. Особенно это заметно на примере частоты наступления экстремальных погодных условий. Хотя погода и климат очевидным образом связаны, между ними есть важное различие: погода существует сейчас и в ближайшем будущем – горизонт погоды ограничивается днями, месяцами, самое большее сезонами. Климат же описывает среднестатистические погодные условия за десятилетия или тенденции, которым следуют режимы погоды. Это означает, что значительные суточные или недельные колебания погоды (включая и наступление экстремальных погодных условий) за более длительный период времени сглаживаются и становятся менее значительными.