3 месяца назад
Нету коментариев

Посмотрим теперь, что нам из­вестно об изменениях климата в настоящем и относительно не­давнем прошлом. Начнем с ре­зультатов инструментальных на­блюдений. Данные по температу­ре воздуха за последние 100 лет удалось представить в виде кри­вых, осредненных по всему север­ному полушарию для широт уме­ренного пояса (рис. 1, а). Что же оказалось?

Многолетний ход годовых значений

Многолетний ход годовых значений

От года к году отмечаются сильные температурные, в несколько градусов, колебания. В этих коле­баниях для температур и особен­но осадков во многих районах наблюдается квазидвухлетняя

цикличность. Такую цикличность объясняют как эффект удвоения периодов годовых сезонных ко­лебаний. Однако двухлетняя цикличность удерживается лишь 5—7 лет. Затем происходит пере­бой — аномалии одного знака два раза подряд, после чего цик­личность восстанавливается вновь на 5—7 лет. Эта цикличность наиболее четко проявляется в смене направления циркуляции в нижнем слое стратосферы в экваториальном поясе — с запад­ного на восточное и обратно. Поэтому и фазы циклов получили название «западная» и «восточ­ная», хотя, если принять гипотезу о резонансе с сезонными колеба­ниями, правильнее было бы гово­рить о «зимней» и «летней» фазах и ожидать сдвига циркуляции в течение соответствующих лет к зимнему или летнему типам.

Наряду с сильными межгодо­выми существуют меньшие, но устойчивые изменения между климатическими эпохами длиной порядка 30 лет. Их амплитуда — доли градуса, но речь идет о сред­них за десятки лет на площади в десятки миллионов квадратных ки­лометров. В 1960—1980-е годы в умеренном поясе и, по-види­мому, на всей Земле произошло небольшое похолодание относи­тельно предыдущих десятилетий 1930—1950-х годов. Но температу­ры на земном шаре в современ­ную эпоху в среднем на 0,5° выше, чем в начале XX столетия. В срав­нении с предыдущими десяти­летиями намного усилилась измен­чивость условий погоды.

Это, как показал советский климатолог профессор Б. Л. Дзер­дзеевский, отражает изменения типа циркуляции атмосферы. Если возмущения поля давления — циклоны и антициклоны — пере­двигаются вдоль широты, а вместе с ними перемещаются и воздуш­ные массы, то мы говорим о зо­нальной форме циркуляции. Если же широтная полоса атмосферных фронтов разрывается, а циклоны и воздушные массы смещаются по меридиану между широтами, то следует говорить о меридио­нальной форме циркуляции. Уси­ление меридиональной циркуля­ции приводит к частым северным и южным вторжениям и усили­вает изменчивость погод. На рис. 1, б отражена повторяемость зональной и меридиональной форм циркуляции. Из сопостав­ления с температурной кривой (см. рис. 1, а) видно, что в умерен­ных широтах в среднем за год зо­нальная циркуляция сопровожда­лась потеплением, а меридиональ­ная — похолоданием. Заметно также, что в начале века и в по­следние десятилетия меридио­нальная циркуляция повторялась чаще, а в середине века — реже, чем в среднем за столетие.

Подобное учащение перемен погоды (рост частоты аномалий) в современную эпоху — не исклю­чение. Анализ разрозненных ме­теорологических данных позволя­ет предполагать большие аномалии и в прошлом. Вспомним «Евге­ния Онегина»: «Снег выпал только в январе, на третье… (т. е. на пятнадцатое по новому стилю) в ночь». И произошло это где-то в Твери.

Заглянем глубже в прошлое. Сведения о погодных явлениях содержатся в исторических доку­ментах. Летописцы сообщают о засухах, наводнениях, морозах, полегании хлебов от дождей. В Москве уже с 1650 г. караульные стрельцы Приказа тайных дел Московского Кремля вели записи о погодных явлениях по балль­ной системе («мороз не велик», «морозец», «мороз», «великий мороз», «мороз непомерно лют»). Известно 2000 таких записей. Со­хранилось 7000 походных журна­лов эпохи Петра Первого, содер­жащих также записи о погоде. Сотрудником Института географии АН СССР М. Е. Ляховым сделана попытка количественной интер­претации летописей. Разность холодных и теплых аномалий за обозримый период он связал со средними температурами и осад­ками и по разности аномалий восстановил эти средние осадки и температуры по сезонам для Центральной России и Киева с 1200 г.

Другой пример. В Японии изве­стны даты цветения вишни за последние 1100 лет. Они испыты­вали колебания по годам в десятки дней, но и в среднем, например, в XI!—XIV в. вишня зацветала на 6 дней позже, чем в IX—X веках. Потепление в IX—X вв. охватило все северное полушарие. Известны исторические данные об уменьше­нии в это время льдов в Север­ной Атлантике (плавания Эрика Рыжего и его сына до Америки), смещение земледелия на север вплоть до Гренландии. Уменьша­лась ледовитость и в XVI в., когда западноевропейские путешествен­ники проникли на крайний север Западной Сибири и основали здесь богатый город Мангазею. Новое уменьшение ледовитости пришлось на середину XX в., создав благоприятные условия для развития Северного мор­ского пути. И наоборот, ледо­витость увеличивалась, а земледе­лие в Европе отступало к югу в холодные эпохи XIII—XIV и XVII—XIX вв. В теплый же XVI в. Москва снабжалась хлебом из вологодчины, а не с Поволжья и Черноземья, как впоследствии. В XII в. славились английские вина, виноделие распространялось до северной Германии. Затем северная его граница резко от­ступила. Однако, например, в Саксонии оно процветало и в XVI в. и вновь зарождается в XX в., т. е. в века потеплений. Спи­сок таких исторических примеров можно продолжать долго.

О многих изменениях природы, вызванных колебаниями климата, мы можем судить не по историче­ским документам, а по «записям», оставляемым самой природой. Высоко в горах и в полярных странах сохраняются ледники — скопления льда из выпадающего там снега, не успевающего стаять за короткое лето. Наблюдения за инструментальный период показы­вают, что колебания «языков» ледников связаны с изменением типов циркуляции атмосферы и средней температуры воздуха (рис. 1, в). Действительно, доля наступавших ледников в Альпах, которая была значительной в хо­лодный период начала XX в., ока­залась ничтожной при потеплении середины века и снова увеличилась в последние десятилетия.

Значит, и по данным о наступании ледников в прошлом мы мо­жем судить о прежних климати­ческих условиях. Следы ледни­ков — морены — иногда удается датировать по радиоуглеродному возрасту находящихся в них или перекрытых ими древесных ство­лов, остатков торфа или другой органики (метод состоит в измерении относительной концентрации радиоактивного изотопа углерода 14С в образцах органических материалов. Живот­ные и растения, части которых представлены в образцах, при жизни ассимилировали 14С из атмо­сферы, а после смерти, прекратив углеродный обмен с окружающей средой, постепенно теряют его вследствие распада. Период полураспада ра­диоуглерода равен 5570+30 лет, в связи с чем этот метод применим к отложениям, возраст ко­торых лежит в интервале от 500 до 40 тыс. лет). Дополнительные дан­ные о возрасте морен, образован­ных за последние 700—1500 лет, получают по диаметру «пятен» (слоевищ) некоторых видов ли­шайников, растущих столетиями на камнях. Далекие от нынешних ледников морены имеют возраст более десятка тысяч лет и отно­сятся, следовательно, к леднико­вой эпохе, а ближайшие к ледни­кам морены датируются XVII— XX, XIII и I—11 вв. (но очень редко промежуточными датами). Оче­видно, именно на эти периоды приходились стадии наступания ледников, а следовательно, они были холодными и (или) богатыми снегом.

Однозначно разделить вклад похолоданий или роста осадков в продвижение ледников на основа­нии только наблюдений за ними невозможно. Но есть и другой признак изменений климата — ширина, плотность, изотопный со­став древесных колец. Все эти характеристики зависят от клима­тических условий, собственного возраста, здоровья, местных условий питания, освещенности дере­ва и т. д. Климатический вклад выделяется при осреднении дан­ных по многим деревьям или на отдельных деревьях-великанах, выживших благодаря оптималь­ным местным условиям.

Совмещение характерных ано­малий ширины или плотности ко­лец на разных деревьях позволяет составить типовые «дендрохроно­логические» шкалы за тысячи лет. Сложен вопрос об их клима­тическом истолковании. Так же как и рост ледников, прирост деревьев может зависеть от коле­баний и тепла и влаги. Но в целом к теплу более чувствительны де­ревья, растущие в условиях его дефицита, т. е. у полярной или верхней (в горах) границы леса. К влаге же чувствительны деревья, растущие в условиях ее дефици­та, — в Евразии на южной, степ­ной границе леса.

Наконец, источником информа­ции о климатических условиях прошлого служит состав раститель­ных остатков (семян, пыльцы и др.), сохраняющихся в отложениях озер и торфяников. Колебания доли влаго- и сухолюбивых, теплолюби­вых и морозоустойчивых растений указывают на соответствующие изменения климата. Сходство на­боров видов растений, определяе­мое по составу пыльцы, собран­ной в древних отложениях, с их набором в современной раститель­ности других местностей указы­вает на сходство климата прошлого с современным климатом там, где такие растения живут теперь. О количестве осадков в прошлом судят и по степени разложения торфа в его глубоких слоях.

Все перечисленные здесь мето­ды восстановления климата, взя­тые в отдельности, недостаточно надежны. Но если применение нескольких методов дает соглас­ные результаты, такая надеж­ность намного возрастает. Кривые изменения состава пыльцы, шири­ны древесных колец, числа упоми­наний об аномалиях климата в летописях, изотопного состава льда для северной половины евро­пейской территории СССР за по­следнее тысячелетие согласно свидетельствуют об основных кли­матических изменениях. Начало тысячелетия отмечалось потепле­нием более сильным, чем в нашем столетии, затем в XII—XV вв. по­следовало похолодание, в XVI в. новое потепление, сравнимое с со­временным, в XVII—XIX вв. — новое похолодание, когда обыч­ным стало передвижение на конь­ках по редко замерзающим ныне голландским каналам, а в XX в. — новое потепление.Эпоху XIII — XIX вв. нередко называют «малым ледниковым периодом», хотя фак­тически было два холодных пе­риода, разделенных теплым XVI столетием.

Исходя из анализа изменений климата за последнее тысячеле­тие, можно считать, что потепле­ние XX в. подходит к концу. Оно не является исключительным, и по­этому его нельзя приписывать росту индустриализации. Вековые колебания климата за 1000 лет со­ставляли около 1,5—2,0°С, что отвечает колебаниям границ при­родных зон и условий земледе­лия на 200—300 км по широте или на 250—300 м по высоте в горах. В начале нашей эры в холодную эпоху Ливия служила хлебной житницей древнего Рима.

Таким образом, вековые ко­лебания климата в прошлом про­исходили так же, как и в наше время, и они влияли не только на хозяйство, но и на ход истории.

На протяжении всего тысячеле­тия не обнаружено ясного тренда в изменениях климата, который колебался около некоторого сред­него, что свидетельствует о посто­янстве условий на суше за это время. Вспомним, что ветра в Средиземноморье не изменились со времен плавания Одиссея, т. е. за 3000 лет. Распашка лесов зашла достаточно далеко и 1000 лет назад, о чем можно судить, например, по большой плотности земледельческих культур поздних «дьяковцев» на месте Москвы 1500 и более лет назад (Дьяковцы — культура, выделенная по рас­копкам у села Дьяково в Москве около Коломен­ского). Наконец, в последнее тысячелетие не заме­чено правильных колебаний клима­та. Эти колебания отражают слу­чайные аномалии стационарного процесса, причем их энергия воз­растает с ростом периода подобно амплитуде колебаний молекул в броуновском движении.

Однако, как мы уже говорили, судя по геологическим данным, климат не остается стационарным вечно. Если колебания климата в силу обратных связей приво­дят к изменению влияющих на него факторов, например, к расши­рению заснеженных площадей и появлению ледниковых покровов на равнине, стационарность клима­та нарушается, он попадает в не­устойчивое состояние, чреватое климатическими катастрофами, т. е. переходами из одного устой­чивого стационарного состояния в другое. Такое же неустойчивое состояние может быть вызвано и резким внешним вмешатель­ством — астрономической ката­строфой или ядерной войной.

Случайность очень важных для человечества колебаний климата делает крайне затруднительным их определенный прогноз с указа­нием даты и размаха. Такой прог­ноз станет возможным только на основе достаточно полного моде­лирования климатической систе­мы, по оценкам экспертов, лишь примерно через 50 лет, хотя по­пытки такого моделирования с учетом отдельных факторов уже делаются. Зато случайный харак­тер колебаний делает возможным вероятностный прогноз — оценку вероятности тех или других ано­малий климата на основе его изученной истории. Внедрение такого прогноза в практику плани­рования народного хозяйства так, как это уже сделано с вероят­ностным прогнозом речного сто­ка, — дело ближайшего буду­щего.

Пределы вероятностному прог­нозу кладутся допущением о не­изменности факторов, формирую­щих климат и его изменения. Учет физических основ климата и их изменений может коренным образом повлиять на вероятност­ный прогноз.

comments powered by HyperComments