Дерзкие мысли о климате

Такие похолодания, происходившие даже в историческое время, четко фиксируются колонками древних пород и сохранившимися записями. Значительным похолоданием характеризовался период с 1650 по 1855 годы, получивший название «малого оледенения». Отмечено и более короткое похолодание на рубеже 40-х годов нашего XX века. И, конечно, рано еще говорить, что далее мы вовсе гарантированы от похолоданий. В истории Земли известны и очень глубокие временные похолодания, резко снижавшие продуктивность биосферы, что по предположениям ученых, могло даже приводить к массовым вымираниям ряда древних видов животных. Но мало что известно о причинах таких межледниковых похолоданиях. Вероятно, что их может быть несколько. Например, рядом ученых установлена определенная связь небольших временных похолоданий со значительным засорением атмосферы вулканическими выбросами, вероятность которых и в будущем отнюдь не исключается. Вулканические извержения взрывного характера выбрасывают такую массу аэрозоля, что она затеняет прямую солнечную радиацию на огромной площади земного шара на 10…20 % и более (Будыко, 1977). Кривая, построенная по данным актинометрических станций Европы и Америки (изменение прямой радиации после извержения вулкана Катмай на Аляске в 1912 г. М. И. Будыко, Глобальная экология. – М., 1977, с.213, рис. 33), показывает, как уменьшилась прямая солнечная радиация в течение отдельных месяцев после извержения вулкана Катмай на Аляске. После этого извержения в Павловске, возле Петербурга, радиация в течение полугодия на 35 % оказалась ниже нормы. Измеренная температура приземных слоев воздуха падала существенно менее интенсивно, что, вероятно, объясняется тепловой инерцией океана. Косвенные данные свидетельствуют, что еще большие изменения радиации могли достигать после извержения вулкана Кракатау в Индонезии в 1883 г. По сокращению приходящей на земную поверхность солнечной радиации на отдельные обширные районы земного шара вулканические выбросы могут влиять существенно больше, чем влияют на это естественные изменения положения Земли относительно Солнца.

Интересно рассмотреть физические причины, вследствие которых происходит охлаждение атмосферы при увеличении ее засоренности вулканическими выбросами или возможными иными явлениями: пылевыми бурями, лесными пожарами и т. д.

Если руководствоваться современными представлениями о парниковом эффекте, то учитывая, что в вулканических выбросах участвуют многие газы и в том числе углекислый, то от них следовало бы ждать потепления. Но в данном случае речь идет о такой концентрации выбросов, которые способны задерживать не только длинноволновую радиацию, но и приходящую коротковолновую, на которой далее трансформируется длинноволновая. Таким образом, становится возможным сокращение прихода тепла к земной поверхности. И в том и в другом случае радиационная энергия может задерживаться на своем пути к земной поверхности или от нее, но нигде не может исчезать вовсе. Если мы допустим последнее, то неотвратимо погрешим с законом сохранения и превращения энергии. Рассмотрим, что и как происходит при задержании коротковолновой радиации плотными сгущениями аэрозолей. Любая частица аэрозоля, если она от нагревания не испаряется, что может происходить с водой, то усваивает энергию только на собственное нагревание, далее рассеивая тепло лучистым теплообменом во все стороны. Такой перехват тепла на большом удалении от земной поверхности, но в приближении к холодному космосу, неминуемо заканчивается тем, что большая доля задержанного частицей тепла вовсе не достигает земной поверхности. Уже это должно отразиться на охлаждении земной поверхности. В свою очередь охлаждение земной поверхности, особенно сокращение коротковолновой радиации, несущей наиболее энергичные кванты света, способные вырывать молекулы воды из сил сцепления в жидкости при превращении ее в пар, заметно ограничивает общее испарение и тем самым соответственно гасит парниковый эффект, в том его понимании, которое изложено выше нами. За этим следует уже наложение на первое, вторичное охлаждение атмосферы. В совокупности оба фактора могут привести к понижению средней температуры приземного воздуха, скажем, на 3…5 °C, что как мы уже знаем, достаточно, чтобы в полярных областях летом прекратилось таяние на море и на суше льда, и началось оледенение, то есть вступление в силу уже третьего и самого решающего фактора усиленного похолодания. Его продолжительность будет зависеть главным образом от продолжительности аэрозольного задержания коротковолновой радиации и инертности потерь и усвоения тепла оледеневающими пространствами.