Знание-сила, 2002 № 07 (901)

Геологические данные показывают, что и длинно-, и средне-, и короткопериодные климатические циклы наблюдались на протяжении всей истории Земли. Поэтому имеются достаточные основания считать, что колебательный характер изменения климата – это естественное свойство его развития и что оно сохранится и в будущем. Сохранится, по-видимому, и весь спектр климатических циклов. Отсюда важнейший вывод: по тому, как развивался климат в последние 10 тысяч лет, можно предположить, как он будет развиваться в некотором будущем. Это показано на рисунке 3.

О причинах колебания климата специалисты спорят. Привлекаются геотектонические причины, например перестройка в расположении материков и океанов. Так, теплый климат в меловом периоде был обусловлен, как считается, дрейфом континентов, в результате которого практически все континенты располагались только в низких и умеренных широтах. Около этих континентов формировались теплые океанические течения, которые направлялись в сторону полюсов, проникали в высокие широты и прогревали там водные массы (подобно современному Гольфстриму).

Сейчас все более популярной становится астрономическая концепция, опирающаяся на хронологическое соответствие между похолояаниями-потеплениями и циклическим изменением солнечной инсоляции. А солнечная инсоляция, в свою очередь, связана с циклическими изменениями орбитальных параметров Земли. Эта концепция была предложена югославским ученым М. Миланковичем еще в 1939 году, а начиная с шестидесятых годов она все больше подтверждалась фактическими наблюдениями и математическими расчетами. Она хорошо объясняет длинно- и среднепериодные циклы изменения климата.

Короткопериодные циклы связывают с изменениями самой солнечной активности, которые происходят через «посредника» – магнитное поле Земли. Здесь наиболее четко выделяются 11-, 22-летние и вековые – 80-110-летние циклы.

Рис. 3. Отклонения температуры воздуха от современной за последние 10000 лет и прогноз ее дальнейшего хода

Как вечная мерзлота реагирует на изменения климата?

Конечно, вечная мерзлота реагирует на изменение климата, и связано это с проникновением колебаний температуры воздуха в горные породы. Глубина такого проникновения находится в прямой зависимости от длины и амплитуды периода колебаний. Так, потепление «климатического оптимума» в период от 5 до 8 тысяч лет назад изменило температурное поле мощной вечной мерзлоты, существовавшей со времени похолодания 20-18 тысяч лет назад, до глубины примерно 400 метров.

В северных районах Западной Сибири и Европейского Севера, к югу от Полярного круга это привело к протаивая ию вечномерзлых пород сверху до 100 – 200 метров. Ниже хотя и сохранилась толща мерзлых пород, но их температура повысилась почти до нуля градусов. Более мелкие циклы колебания температуры оказывали тем меньшее влияние, чем короче был их период и меньше амплитуда. Так, последовавшее за «оптимумом» похолодание, проявившееся между 2 и 4 тысячами лет назад (это видно на рисунке 1д), проникло на глубину лишь 130-150 метров. В Западной Сибири на широте Полярного круга существует двухслойная мерзлота, верхний слой которой начинается от поверхности земли и отвечает современному климату, а нижний (отделенный от верхнего стометровым слоем талых пород) является остатком древней мерзлоты, это так называемая реликтовая мерзлота.

Итак, в естественном ходе эволюции температурное поле мерзлых пород полностью перестраивается, главным образом, в соответствии с крупными, 35-40-тысячелетними, циклами колебания температуры воздуха. Вечная мерзлота вслед за похолоданием нарастает и в глубину, и по площади распространения. Что касается коротких циклов, то они проникают лишь на небольшую глубину (не более 50 метров), в связи с ними ожидать больших изменений вечной мерзлоты, по-видимому, не следует.

Рис. 4. Изменение во времени температуры воздуха и грунта

Какова же роль человека в изменении климата?

Идея о том, что человеческая деятельность может изменить состав атмосферы и тем повлиять на климат, возникла во второй половине XIX века. Было высказано предположение, что возрастание в атмосфере углекислого газа должно привести к «парниковому» потеплению: этот газ пропускает видимые солнечные лучи, нагревающие земную поверхность, но задерживает значительную часть тепла, излучаемого Землей в открытый космос. Шведский ученый Сванте Аррениус рассчитал, что удвоение концентрации С02 в атмосфере приведет к глобальному потеплению на 4 – 6 градусов.