3 недели назад
Нету коментариев

Изменения климата… обусловлива­ются перераспределением мощных океани­ческих течений.

Л. Б. Рухин

Когда на земном шаре начнется потепление, оно будет медленно нарастать и, если мы захотим, пойдет дальше к той цели, которую мы первоначально наметили — достичь климатического оптимума антропогена. Ведь это была цель лишь первых этапов мелиорации климата. Но конструктивные возможности прямотока теплых ат­лантических вод через Арктический бассейн в Тихий океан гораздо шире, они способны выйти далеко за пре­делы этих первоначально обозначенных границ преобразо­вания климата.

Наша атмосфера сама по себе тепла не рождает. Она не проявляет здесь никакой инициативы, а послушно следует за температурой морской поверхности. Океан же отдает свое тепло довольно вяло. На теплообмен с атмосфе­рой он тратит не больше 10—15% своего теплового ба­ланса, причем траты эти распределяются по огромному пространству весьма равномерно. Южная Атлантика, Тихий и Индийский океаны отдают атмосфере одно и то же количество тепла — 10 ккал/см2-год. В центральной области Тихого океана на значительной площади этот расход вообще сводится к нулю и быстро возрастает только в тех районах, где теплые воды вступают в контакт с холодными — Гольфстрим встречается с Лабрадором, Куросио с Ойя-Сиво. Естественно, что когда охлаждающая роль Северной Полярной области ослабнет, то снизится и расход тепла в этих районах.

На прогрев нижележащих слоев воды тепла расхо­дуется практически очень мало. «Если бы поверхностный слой воды нагревался равномерно и непрерывно до 30°, — отмечал Ю. М. Шокальский, — то после 100 лет на сто­метровой глубине не было бы никаких изменений темпе­ратуры воды. После 1000 лет нагревания на глубине 100 м получилась бы температура 7,3°, а на 200 м — 0,6°. Чтобы на глубине 1000 м поднять температуру на 0,01°, необходимо 10 000 лет».

Подстилающая поверхность расходует тепло на длин­новолновое излучение. Расход этот пропорционален чет­вертой степени абсолютной температуры подстилающей поверхности. Но чем выше температура воды, тем выше и влагосодержание атмосферы. Когда увеличивается ее влагосодержание, она в ответ начинает тормозить то длин­новолновое излучение, которое идет от поверхностных вод океана. Поэтому при теплой поверхности океана кли­мат в прошлом всегда был благоприятным при неизменной деятельности Солнца. Отсюда вывод — по мере того как межокеаническая переброска теплых поверхностных вод Атлантики через Арктический бассейн в Тихий океан превысит 140 000 км3/год, еще больше выравняется разница температур между экватором и Северным полюсом. Разрыв между их тепловыми режимами будет сглаживаться не за счет понижения экваториальных температур, а исключительно за счет повышения температуры по­верхностных вод Полярного бассейна и за счет более экономной отдачи тепла в межпланетное пространство.

Чтобы представить себе, каков будет климат на земном шаре с ростом межокеанического водообмена в более отдаленном будущем, надо снова оглянуться на климаты прошлого. Исследованиями установлено, что те похо­лодания и потепления, которые происходили в конце плиоцена (0,5—2,0 млн. лет назад), надо отличать от ледниковий и межледниковий четвертичного периода (20— 500 тыс. лет назад). Климатические изменения конца плио­цена были слабее, чем смена ледниковий и межледниковий в четвертичном периоде. К тому же похолодания и потепления конца плиоцена происходили на более высоком температурном уровне, чем климатические скачки в чет­вертичном периоде. Поэтому они не сопровождались такими колоссальными оледенениями континентов и морей в северных широтах.

Даже в эпоху гюнца (самый конец плиоцена), когда произошло наиболее сильное похолодание за время плио­цена, горное оледенение разрослось, но на равнинах, в том числе и на Русской, ледниковых покровов не обра­зовалось. Похолодание в верхнем плиоцене, хотя и уве­личивалось по своей общей направленности, все же прерывалось потеплениями. На протяжении ого послед­него миллиона лет установлено четыре оптимума (табл. 11). Так же, как и оптимумы антроногена, они отражают общий процесс похолодания от палеогена до на­ших дней, т. е. чем моложе оптимум, тем на более низком термическом уровне он происходил.

t_011

Температуры, приведенные в таблице, определяют те климатические улучшения, которые характерны для каждого из четырех оптимумов. Причины и закономер­ности, формировавшие климат на протяжении послед­них 20 000 лет, определяли его изменения и в более раннюю пору — 1700—480 тыс. лет назад. По мере того как падала температура поверхностных вод Мирового океана, ухудшались климатические условия, которые являются, как мы уже говорили, прямым следствием ухудшения тепло- и водообмена между Атлантикой и Арктическим бассейном. Следовательно, повышая тепло- и водообмен, мы будем восстанавливать климаты верхнего, плиоцена от предапшеронского оптимума До оптимума те­гелена.

Не вдаваясь в прогноз климатических улучшений для каждого из указанных этапов, приведем лишь данные, отвечающие климатическим условиям, имевшим место 1,5 млн. лет назад.

Тундра на побережье Арктического бассейна исчез­нет — останется только узкая оторочка у Гренландского ледникового щита. На ее месте расселятся леса: хвойные — ближе к Тихому океану, лиственные — ближе к Атлан­тическому. Широколиственные породы проникнут на се­веро-запад Камчатки. Лиственные леса займут и Восточ­ную Сибирь, сменив хвойную тайгу. В Западную Сибирь, до Тобольска и в смежные с ним южные области благодаря мягкому теплому климату проникнут атлантические виды древесных пород, в том числе граб и бук. Понизится аридность пустынь Центральной Азии. На территориях наших среднеазиатских пустынь она понизится до такого уровня, что станет возможным возрождение степей.

Субтропические культуры можно будет выращивать в Предчерноморье и в нижнем междуречье Дона и Волги. Потеплеет и станет более стабильным климат Западной Европы. Это произойдет благодаря тому, что из Арктики и области монголо-сибирского максимума поступление холодных воздушных масс еще больше снизится.

На северо-американском континенте произойдут из­менения, подобные изменениям на территории Евразии. Величайшей пустыне мира — Сахаре (по крайней мере значительной ее части) будет возвращен климат полу­пустынь и жарких сухих степей позднего плиоцена.

Но вернемся ненадолго к самому прямотоку. Каким будет он в период всех этих, более далеких изменений? Напомним, что современная среднегодовая температура в Центральной Европе на линии Киев—Варшава—Ко­пенгаген и далее до Глазго составляет 8°. Когда будут восстановлены климатические условия тегелена, темпе­ратура поднимется до 13,0—13,5°. А для этого необхо­димо, чтобы среднегодовая температура поверхностных вод Арктического бассейна повысилась примерно до 3—4°. В свою очередь такая температура может быть достиг­нута при условии перекачки через Арктический бассейн в Тихий океан теплых атлантических вод в объеме порядка 250 000 км3/год, что почти в два раза превышает те 140 000 км3/год, которые, как мы помним, необходимы, чтобы уничтожить ледяной покров бассейна и достичь лучших оптимумов антропогена. Но объем 250 000 км3/год почти не превышает объема вод, которые поступают ныне в Северный Ледовитый океан через Фареро-Шетландский пролив. Следовательно, теплых атлантических вод хватит и на это дальнейшее потепление.

Важен еще один прогноз, еще один климатический результат. Речь идет о нивелировке термического конт­раста между экватором и Северным полюсом до уровня, который имел место в миоцене или даже в верхнем мелу. Тогда господствовал один из лучших климатов за геоло­гическую историю Земли, что объясняется более интен­сивным водообменом между полярным и экваториальным бассейнами. Благоприятному климату способствовали и другие обстоятельства: площадь суши была несколько меньшей, а расчлененность большей, чем сейчас; меньшей была ее высота; пустыни покрывала растительность, альбедо которых было меньше, чем настоящих голых сухих пустынь. Но главное — лучший межширотный водообмен. Полярные широты не были холодными, так как теплые тропические воды имели к ним свободный доступ.

Если повысить среднюю температуру поверхности Ми­рового океана на 1°, то это даст на континентах такой же . термический результат, как если бы они погрузились в океан на 150—200 м. Усилив машинный (искусственный) водообмен между полярным и экваториальным бассей­нами, мы вернем те выгоды, которые были утрачены с под­нятием Земли над уровнем океана на 150—200 м. Увели­чением водо- и теплообмена будет скомпенсировано и то позднейшее расширение суши, которое оказалось неблагоприятным для климата. Наконец, если сократить покрытые снегом площади, понизить альбедо пустынь и т. д., то мы вернем тепло и влагу, которые теряем из-за материковых льдов.

Но тут возникают возражения. Утверждают, что су­ществовали другие причины, кроме межширотного водо­обмена, благодаря которым в отдаленном прошлом повышалась температура поверхностных вод Мирового океана. Так, например, изменилась светимость Солнца, состав и запыленность атмосферы и др. Однако если эти причины и влияли на климат в течение кайнозоя, то это происходило не прямо, а только через механизм, Ё Ко­тором конечную и определяющую роль играла опять-таки поверхность Мирового океана. Мы уже видели, как коле­бания солнечной радиации влияют на трансформацию планетарного климата отнюдь не прямо, а именно и непре­менно через поверхность океана. Поэтому в конечном итоге не столько важны причины, по которым температура поверхности Мирового океана то повышается, то понижа­ется, сколько тот факт, что эта температура вообще спо­собна изменяться и таким образом влиять на планетарный климат. Образно говоря, работа любой паровой турбины зависит от параметров водяного пара и меньше всего от системы парогенераторов, типа топок и видов топлива (атом, уголь, нефть, газ, дрова и др.).

В будущем, несомненно, возникнет необходимость в еще более крупной планетарной мелиорации климата, чем это мы рассматривали. И она обязательно будет достигнута, поскольку аналогичные климатические усло­вия бывали на Земле уже не раз. Тогда такая крупно­амплитуднаямелиорация также будет осуществляться не в один прием, а поэтапно. Табл. 12 намечает эти этапы.

t_012

Чтобы достичь мел-палеогенового оптимума, темпера­тура поверхностных вод Арктического бассейна должна быть доведена примерно до 12—14°. Вода с такой темпе­ратурой, переброшенная в Тихий океан, переместится на юг в верхнем 200—300-метровом слое. Она не изменит современную, достаточно устойчивую вертикальную стра­тификацию. Турбулентное смешение с нижележащими, менее теплыми водами практически исключено. Избыток теплой атлантической воды, образующийся в северо-западной части Тихого океана, трансформируясь в окру­жающих поверхностных водах, вольется в обширную циркуляцию центральной области северной части Ти­хого океана. Избыток поверхностных вод будет выноситься калифорнийским, а затем северо-пассатным течением к западным берегам океана

Трансформированные атлантические воды, пройдя по трассам Северо-Тихоокеанского и Экваториального течений протяженностью около 20 000 км (половина протяженности экватора Земли!), прогреются примерно до 29—30° и переместятся дальше на запад через проливы Филиппинских островов и далее с пассатным течением Индийского океана пойдут на пополнение Игольного течения. Наряду с этим значительная часть будет оттекать на юг по трассе Восточно-Австралийского течения. В обоих случаях и в конечном итоге эти воды через кольцевое течение Западных ветров будут восполнять в Атлантике убыль воды’, вызываемую переброской ее в Тихий океан, и тем самым замкнут циркуляцию теплых поверхностных вод между северной и южной полусферами Мирового океана.

Таким образом, от одного импульса, вызывающего сток из Северного Ледовитого океана в Тихий, будет обеспе­чена циркуляция теплых поверхностных вод вокруг Афревразии, Америки и Антарктиды. При этом поверхностные воды дважды пройдут экваториальные и холодные ши­роты.

В тепловом аспекте такая циркуляция будет иметь два цикла охлаждения и два нагрева. Иными словами, создастся своеобразный четырехтактный тепловой «тан­дем-бинарный» цикл с присущей ему благоприятной тех­нико-экономической особенностью — приложением уси­лий только в одной точке.

Само собой разумеется, при достаточно большом объ­еме межокеанической переброски вод температурный конт­раст между экватором и полюсом мог бы быть сведен к нич­тожно малой разнице. В этом случае ландшафтная зо­нальность была бы полустерта: примерно одни и те же виды и роды растений произрастали бы от субтропиков до современной субполярной зоны (конечно, с поправкой на специфику сезонности солнечного облучения).

При таком теплом и влажном климате полностью ис­чезли бы не только современные холодные пустыни, но и сухие пустыни — тропические, поскольку в период кли­матических оптимумов на земном шаре климатических пустынь не наблюдалось.

Что касается пустынь более далекого геологического прошлого (400—500 млн. лет назад), то, как отмечал Ч. Брукс, пустыни того времени были пустынями биоло­гическими, наличие которых объясняется отсутствием в. те времена растений, приспособленных к засушливым условиям.

Достижение оптимума, близкого к мел-палеогеновому, потребовало бы переброски через Арктический бассейн теплых атлантических вод в объеме порядка 450—500 тыс. км3/год. Покрытие энергозатрат на переброску этого ко­личества воды не встретило бы затруднений даже в конце 80-х годов текущего века. Но повышение температуры в Арктическом бассейне до 12—14° вызвало опасение, что за счет таяния льдов Антарктиды и Гренландии неизбежно поднимется уровень Мирового океана. Однако наши ори­ентировочные расчеты убеждают в том, что увеличение температуры поверхностных вод в Арктическом бассейне у берегов Сибири и Аляски до 12—14° не будет вызывать отрицательного баланса антарктического ледникового щита. Это видно из следующего. Сопоставление тенденций роста среднегодовых температур воздуха в Антарктиде (Литл-Америка, 78° 12′ южной широты) и в Арктике (Шпиц­берген, 78° 14′ северной широты) показало, что в период потепления последней тенденция к повышению в ней темпе­ратуры была в два с лишним раза больше, чем в Антарк­тиде. В 1911—1957 гг. среднегодовой рост температуры в Литл-Америке составил 0,057° С, в то время как на Шпицбергене в 1912—1954 гг. 0,139° С. Отсюда повышение среднегодовой температуры на 78° северной широты с со­временной —15 до 14° в будущем вызовет рост температуры на той же широте в Антарктиде примерно с —35° до —24°. Если даже температура на 78° южной широты поднимется еще выше, допустим, до —15°, то и в этом случае отри­цательный баланс антарктического ледникового щита, как показывают наблюдения над жизнью Гренландского ледника, исключается.

Влияние других ледников, кроме Гренландского, нич­тожно. Таяние же Гренландского ледника может вызвать подъем уровня Мирового океана со скоростью в пределах 1—1,5 мм/год. Такой темп, как показала практика послед­них десятилетий, не вызовет осложнений в хозяйствен­ной деятельности человека. В будущем с ростом выработки энергии и уменьшением ее стоимости это можно будет пре­дотвратить.

Словом, можно будет улучшить климат Земли сверх того уровня, который отвечает оптимумам антропогена и конца плиоцена. Человечество сможет довести темпера­турные условия Арктического бассейна до уровня, близ­кого к субтропическому. Вспомним, что эти условия не­однократно имели место в реальной природной обстановке в начале кайнозоя и в более отдаленном прошлом и что наглядно проиллюстрировал на своих моделях академик П. П. Лазарев.

comments powered by HyperComments