big-archive.ru

Большой информационный архив

                       

Изменения климатов Земли в геологические эпохи

В течение различных геологических эпох климаты Земли подвергались существенным изменениям. В результате происходило оледенение в различных районах земного шара. Так, например, оледенение происходило в Финляндии и Канаде (археозой), Гренландии и Северной Европе (протерозой), в Африке, Австралии, Южной Америке, Индии (карбон), в Европе и Америке (четвертичный период).

Засушливые и жаркие климаты были характерны для Среднесибирского плоскогорья (кембрий). Образование больших запасов каменного угля было в каменноугольный период (карбон). В эту геологическую эпоху деревья развивались круглый год. Климат был теплый и влажный, без резко выраженных сезонов года. В послеледниковую эпоху (пермский период) засушливо было в Европе и Северной Америке, влажно и тепло в Северном Казахстане и Западной Сибири. В юрский период умеренно и прохладно было в Западной Арктике и Антарктике.

Последние геологические периоды — третичный и четвертичный, длившиеся в общей сложности 70 миллионов лет, характеризуются значительными изменениями климата. В третичный период на современной засушливой территории юго-востока Европейской территории СССР климат был теплым и влажным. Здесь росли вечнозеленые теплолюбивые деревья влажного тропического климата. В Европе также было теплее, чем в настоящее время. В северных странах широко распространились лиственные леса, характерные для умеренного климатического пояса. Предполагается, что оледенение в высоких широтах Земли началось в конце третичного периода и что оно продолжалось в четвертичном периоде. Четвертичный период длился более миллиона лет.

Оледенение в четвертичном периоде охватило районы суши. В частности, территория Европы до 50° с. ш. была покрыта слоем льда толщиной до 1км. В это же время в Северной Америке толщина льда была еще больше, а южная граница оледенения продвинулась к 40° с. ш., местами несколько южнее.

Позднее вследствие потепления ледники начали отступать к северу. Предполагается, что отступление ледников до юга Швеции произошло около 16 000 лет назад. В течение четвертичного периода в результате ряда колебаний климата льды или распространялись к югу, или отступали к северу, Следы оледенения обнаружены и в южном полушарии.

Анализ данных палеоклиматологии дает основание гипотезе, что во все геологические эпохи климатические зоны на Земле были подобны современным. Экваториальная зона имела влажный климат, тропические зоны отличались сухостью, влажными были умеренные зоны и холодными — высокие широты на крайнем

Колебания уровня Каспийского моря с 1556 по 1967

севере и юге Земли. Однако предполагается, что от одной геологической эпохи к другой положение этих зон изменялось в результате смещения экватора и полюсов.

Изменения уровня Каспия. Замечательным мерилом изменения климата Восточной Европы является крупнейший в мире замкнутый водоем — Каспийское море. Известно, что уровень Каспия непрерывно меняется, причем эти изменения происходят более или менее периодически. На рисунке 83 представлен вековой ход уровня Каспийского моря у города Баку с 1556 по 1967 г. График составлен Л. С. Бергом на основе косвенных данных и прямых наблюдений, которые ведутся с 1830 г. За последние годы график дополнен нами. Амплитуда колебания уровня этого моря превышает 5 м. При этом в 50-е годы уровень его стремительно упал до наиболее низкого положения.

На основе ряда фактов установлено, что в V веке уровень Каспия на 4,5 м был ниже современного. По свидетельству арабского географа Иштакри, в 920 г. старая стена в Дербенте находилась в море и были видны из-под воды шесть ее башен. Расчеты показали, что в то время уровень моря был на 8,8 м выше современного. Отмечены и низкие уровни Каспия. Например, в XII веке уровень моря был на 4,3 м ниже современного.

Исследованиями установлено, что количество воды, испаряющейся с зеркала Каспия, является более или менее постоянной величиной. Тогда естественно предположить, что изменение его уровня связано с количеством притекающей воды. По расчетам Б. Д. Зайкова, многоводная Волга ежегодно приносит в Каспий в среднем 251,9 км3 воды, что составляет 77,7% всего количества поступающей воды. Реки Терек, Сулак, Кура и Урал приносят 43,5 км3 воды, или 13,4%, а все остальные реки, вместе взятые, лишь 28,8 км3 воды, или 8,9%. Осадки на зеркале Каспия дают ежегодно 71,1 км3 воды. Таким образом, как видим, Волга является основным источником питания Каспия, поскольку из 400,8 км3 поступающей воды (в том числе и небольшой подземный приток) Волга приносит ежегодно в среднем 251,9 км3, или немногим более 60% всего количества поступающей воды. Так как Каспийское море является замкнутым бассейном, можно определить его водный баланс, т. е. подсчитать приход и расход воды. А. А. Каминский первый объяснил изменение уровня Каспия изменением количества зимних осадков, выпадающих в бассейне Волги. Последующими исследованиями этот вывод был подтвержден.

Среди элементов водного баланса Каспийского моря большое значение имеет сток, и прежде всего сток Волги. Больше половины годового стока Волги приходится на весеннее половодье, которое зависит от накопления снега в зимние месяцы. В зависимости от количества зимних осадков сток Волги колеблется в довольно широких пределах — от 300—350 км3 в обильные осадками годы до 150—200 км3 в малоснежные годы. Такие значительные колебания стока Волги не могут не повлиять на уровень Каспия.

В 50-е годы в связи с рядом малоснежных зим сток Волги заметно сократился. По приближенным подсчетам, в период 1930— 1945 гг. сток Волги вследствие дефицита осадков уменьшился на 590 км3, в том числе за счет осадков зимнего периода на 551 км3. Если учесть, что испарение с Каспия ежегодно составляет около 400 км3, то такое уменьшение осадков и стока должно привести к существенному понижению уровня. Такое понижение уровня наблюдалось в течение последних 20—25 лет (см. рис. 83).

Возникает вопрос, что будет с Каспийским морем в последующем. Будет ли и дальше понижаться уровень моря? Л. С. Берг, изучив характер колебаний уровня Каспия, пришел к выводу, что понижение его уровня находится в связи с потеплением Арктики, обусловленным усилением циклонической деятельности на севере и антициклонической деятельности на Европейской территории СССР. Следовательно, колебания уровня Каспийского моря определяются не местными условиями погоды, а атмосферными процессами крупного масштаба, вызывающими колебания климата. Кстати сказать, малое количество осадков и уменьшение стока в период 1930—1945 гг. наблюдались одновременно в бассейнах Дона, Урала, Иртыша и Тобола. В то же время средний сток был особенно высоким в бассейнах Днепра, Ангары и Шилки.

Что же касается уровня Каспийского моря, то, вследствие того что изменения его связаны с колебаниями климата и носят более или менее периодический характер, в будущем можно ожидать нового повышения уровня. Однако при этом нельзя не учитывать, что в связи с мелиорацией климата засушливого юго-востока Европейской территории СССР часть волжских вод будет расходоваться на орошение и обводнение крупных земельных массивов. Это приведет к сокращению стока, что, безусловно, отразится на общем понижении уровня Каспия. При этом следует учесть, что работу по орошению и обводнению полей производятся в пределах не только бассейна Волги, но и Куры, Аракса, Терека и других рек, впадающих в Каспийское море.

Изменение климата в последние столетия. Вековые колебания климата, не зависящие от деятельности человека, происходят вследствие изменения характера общей циркуляции атмосферы. В свою очередь характер циркуляции, очевидно, зависит от притекающей солнечной радиации и других причин. Но взаимосвязь и механизм действия их на циркуляцию атмосферы выявлены.

Если о колебаниях климата в геологические эпохи приходится судить по косвенным данным, то об изменениях климата за последние 250—300 лет имеются более точные сведения. Наблюдениями установлено, что за последние более чем 100 лет в северных странах происходило повышение температуры воздуха.

Мы уже говорили, что в характеристику климата входят любые отклонения метеорологических элементов от нормы. Наблюдения в Ленинграде, как и в других пунктах, показывают, что средняя месячная температура испытывает резкие колебания в довольно широких пределах. Рассматривая кривые температуры, трудно обнаружить вековое изменение температуры, которое произошло в течение всего этого периода времени. Чтобы потушить резкие колебания и выявить вековой ход температуры, производится сглаживание ее с помощью скользящих средних величин, вычисленных за различные промежутки времени. Получено «например» (по тридцатипятилетним скользящим рядам), что на северо-западе Европейской части СССР в течение последнего столетия средняя температура января повысилась приблизительно на 3°. За этот период более всего повысилась температура воздуха в Арктике. В результате уменьшилось количество льдов в Северном Ледовитом океане.

Как показали исследования, потепление в 20-х и 30-х годах XX века охватило не только Арктику, но и прилегающие районы Европы, Азии и Северной Америки.

Судя по данным инструментальных наблюдений, в первой половине XVIII века климат в Европе можно характеризовать как континентальный, с малым количеством осадков и преобладанием северо-восточных ветров. По исследованиям Брукса, с середины XVIII века климат стал влажным (типа морского), с мягкой зимой и прохладным летом. Этот тип климата, продолжавшийся более 100 лет, привел к наступлению в Европе ледников. С 1850 г. началось повышение температуры в зимние месяцы в средних широтах и в Арктике. В первые 30 лет XX века температура воздуха в Северной Европе за три зимних месяца повысилась в среднем на 2,8° по сравнению со второй половиной XIX века, причем преобладали юго-западные ветры. В Западной Арктике средняя зимняя температура в 1931 — 1935 гг. в сравнении со вторым десятилетием XX века повысилась на 9° и граница распространения льдов отступила.

Как долго будут продолжаться современные климатические условия, сказать трудно. Во всяком случае, с конца XIX века и до 30-х годов нашего столетия температура на земном шаре повысилась на 0,6°, а начиная с 40-х годов и до конца 50-х она понизилась на 0,2° по сравнению с периодом потепления.

Чем же объясняются короткопериодные колебания климата? Одни ученые предполагают, что эти колебания связаны с изменениями солнечной активности, вызывающей длительное преобладание того или иного характера общей циркуляции атмосферы. Другие находят объяснение подобных колебаний климата в увеличении и уменьшении запыленности атмосферы, главным образом вследствие крупных извержений вулканов (см. главу X).

Потепление климата объясняют и увеличением в атмосфере двуокиси углерода (СО2), которое вызвано сжиганием топлива во все возрастающем количестве. Однако известно, что количество СО2 постепенно возрастает, а периоды потепления, как и прежде, сменяются периодами похолодания.

В последние годы все больше завоевывает позиции гипотеза, связывающая вековые колебания климата с изменениями количества поступающей солнечной радиации. Согласно расчетам (Л. Р. Ракипова), при уменьшении солнечной постоянной на 10% средняя температура земного шара снижается на 8°. Исходя из этих соотношений получено, что вследствие увеличения интенсивности прямой радиации к концу 30-х годов на 5% произошло соответствующее увеличение суммарной радиации на 0,5— 1,0%, что должно было вызвать повышение температуры Земли на 0,4—0,8°. Последняя величина соответствовала наблюдаемому. Развивают гипотезу о влиянии запыленности атмосферы на изменение климата (М. И. Будыко). При этом уменьшение теплосодержания океанов связывается с уменьшением солнечной радиации в результате вулканических извержений.

Над проблемой изменения климата в разные эпохи работают многие ученые как в СССР, так и за рубежом. Однако до настоящего времени нет ни одной общепризнанной гипотезы. Познание физических причин изменений климата позволит более обоснованно развивать идеи об улучшении современного климата в крупных масштабах.

Зарождается также новая гипотеза, связывающая изменение температуры на Земле, а соответственно и климата с колебаниями солнечной постоянной (К. Я. Кондратьев).

 

Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава

 

                       

  Рейтинг@Mail.ru    

Внимание! При копировании материалов ссылка на авторов книги обязательна.