Криосфера и климатические изменения
О чём говорит ледяной керн из глубокой скважины на станции Восток в Антарктиде
Достоверная информация о климате последней геологической эпохи – позднего плейстоцена и голоцена – получена на основе анализа ледяного керна из глубокой скважины на станции Восток в Антарктиде, пробуренной в 1970–90-х годах Советской/Российской антарктической экспедицией. Изучение ледяного керна, взятого с разных глубин, позволило исследовать соотношение изотопов кислорода и водорода во льду и по их соотношению судить об отклонении прошлой температуры от современной. А анализ газов, заключённых в древнем льду, дал возможность определить содержание парниковых газов (углекислого газа и метана) в атмосфере прошлого (Petit et al., 1999).
Достоверная информация о климате последней геологической эпохи – позднего плейстоцена и голоцена – получена на основе анализа ледяного керна из глубокой скважины на станции Восток в Антарктиде, пробуренной в 1970–90-х годах Советской/Российской антарктической экспедицией. Изучение ледяного керна, взятого с разных глубин, позволило исследовать соотношение изотопов кислорода и водорода во льду и по их соотношению судить об отклонении прошлой температуры от современной. А анализ газов, заключённых в древнем льду, дал возможность определить содержание парниковых газов (углекислого газа и метана) в атмосфере прошлого (Petit et al., 1999).
Изученный ледяной керн из скважины охватил четыре климатических цикла на протяжении 420 тыс. лет. В течение этого времени ход температуры и содержания парниковых газов, а также микрочастиц (аэрозолей) во льду происходил параллельно: в холодные эпохи количество углекислого газа и метана в атмосфере уменьшалось, а в тёплые эпохи, наоборот, увеличивалось. Полученные результаты показывают, что три предыдущих межледниковья, предшествовавшие голоцену, были гораздо более тёплыми по сравнению с ним, т.е. глобальная температура в современную эпоху всё ещё на 1,5–2 °С ниже, чем была в то время. Значит, несмотря на возможное антропогенное воздействие, колебания температуры на Земле не выходят за рамки естественных изменений, характерных для всей последней геологической эпохи.
Изученный ледяной керн из скважины охватил четыре климатических цикла на протяжении 420 тыс. лет. В течение этого времени ход температуры и содержания парниковых газов, а также микрочастиц (аэрозолей) во льду происходил параллельно: в холодные эпохи количество углекислого газа и метана в атмосфере уменьшалось, а в тёплые эпохи, наоборот, увеличивалось. Полученные результаты показывают, что три предыдущих межледниковья, предшествовавшие голоцену, были гораздо более тёплыми по сравнению с ним, т.е. глобальная температура в современную эпоху всё ещё на 1,5–2 °С ниже, чем была в то время. Значит, несмотря на возможное антропогенное воздействие, колебания температуры на Земле не выходят за рамки естественных изменений, характерных для всей последней геологической эпохи.
Результаты анализа ледяного керна из скважины Восток охватывают четыре климатических цикла на протяжении 420 тыс. лет.
Согласно палеоклиматическим данным, в течение последних 2 млн лет средняя температура Земли была близка к нынешней, т.е. около 14 °С, и колебалась в пределах ±5–10 °С при переходе от ледниковых эпох к межледниковьям. По-видимому, и в межледниковые периоды Северный Ледовитый океан не освобождался полностью ото льда, а Антарктический континент по-прежнему оставался под ледниковым покровом. На протяжении последних 1,5–2 млн лет длительные ледниковые периоды средней продолжительностью около 70–120 тыс. лет чередовались с более короткими межледниковыми периодами в 15–20 тыс. лет.
Согласно палеоклиматическим данным, в течение последних 2 млн лет средняя температура Земли была близка к нынешней, т.е. около 14 °С, и колебалась в пределах ±5–10 °С при переходе от ледниковых эпох к межледниковьям. По-видимому, и в межледниковые периоды Северный Ледовитый океан не освобождался полностью ото льда, а Антарктический континент по-прежнему оставался под ледниковым покровом. На протяжении последних 1,5–2 млн лет длительные ледниковые периоды средней продолжительностью около 70–120 тыс. лет чередовались с более короткими межледниковыми периодами в 15–20 тыс. лет.
На всех кривых рис. 1 можно видеть характерную асимметрию климатических циклов: холодные фазы длятся намного дольше межледниковий, и самая холодная часть каждой ледниковой эпохи предшествует ледниковой терминации, когда быстро развивается потепление. Собственно межледниковые эпохи занимают лишь около 10% общего времени климатических макроциклов. В остальное время (т.е. на протяжении ледниковых эпох) холодные стадии и фазы чередуются с более или менее тёплыми интерстадиалами и более мелкими климатическими осцилляциями. Самые длительные холодные стадии с наибольшими массами материкового льда обычно продолжаются около пятой части времени макроциклов.
На всех кривых рис. 1 можно видеть характерную асимметрию климатических циклов: холодные фазы длятся намного дольше межледниковий, и самая холодная часть каждой ледниковой эпохи предшествует ледниковой терминации, когда быстро развивается потепление. Собственно межледниковые эпохи занимают лишь около 10% общего времени климатических макроциклов. В остальное время (т.е. на протяжении ледниковых эпох) холодные стадии и фазы чередуются с более или менее тёплыми интерстадиалами и более мелкими климатическими осцилляциями. Самые длительные холодные стадии с наибольшими массами материкового льда обычно продолжаются около пятой части времени макроциклов.
Таким образом, бóльшая часть каждого климатического макроцикла состоит из сложно построенных переходных этапов от межледниковья к ледниковому периоду и снова к следующему межледниковью. На протяжении любого макроцикла прослеживаются климатические колебания разных порядков, для которых характерна та же общая форма, что и для макроциклов в целом: относительно быстрое потепление, которое после краткой самой тёплой фазы сменяется более медленным и сложно построенным похолоданием.
Таким образом, бóльшая часть каждого климатического макроцикла состоит из сложно построенных переходных этапов от межледниковья к ледниковому периоду и снова к следующему межледниковью. На протяжении любого макроцикла прослеживаются климатические колебания разных порядков, для которых характерна та же общая форма, что и для макроциклов в целом: относительно быстрое потепление, которое после краткой самой тёплой фазы сменяется более медленным и сложно построенным похолоданием.
Такая асимметрия характерна и для последнего макроцикла (130–10 тыс. л.н.), который детально изучен на основе изменений изотопного состава кислорода, как в глубоководных отложениях, так и в ледяных кернах из Антарктиды и Гренландии. Гляциологические данные включают также важные сведения о газовом составе прошлой атмосферы, который невозможно получить из океанических отложений. Очевидно, что именно на переходных этапах ледниково-межледникового цикла климатические изменения происходили быстрее всего.
Такая асимметрия характерна и для последнего макроцикла (130–10 тыс. л.н.), который детально изучен на основе изменений изотопного состава кислорода, как в глубоководных отложениях, так и в ледяных кернах из Антарктиды и Гренландии. Гляциологические данные включают также важные сведения о газовом составе прошлой атмосферы, который невозможно получить из океанических отложений. Очевидно, что именно на переходных этапах ледниково-межледникового цикла климатические изменения происходили быстрее всего.
Эпоха современного глобального потепления началась в середине ХIХ в., сменив так зазываемый малый ледниковый период, т.е. период похолодания, господствовавший в Европе на протяжении нескольких предыдущих веков. Рост глобальной температуры за последние полтора века достиг 1 °С, причём потепление усилилось в конце ХХ в. (рис. 2). При этом изменения температуры воздуха в северных широтах происходят гораздо резче, чем в целом в Северном полушарии, и это общий закон природы, не получивший пока ещё своего законченного объяснения (рис. 3).
Рост глобальной температуры за последние полтора века достиг 1 °С, причём потепление усилилось в конце ХХ в.
Изменения температуры воздуха в северных широтах происходят гораздо резче, чем в целом в Северном полушарии
Действующие ныне антропогенные изменения климата накладываются на его естественные вариации, масштаб которых намного превосходит влияния, обусловленные изменением облика поверхности Земли и эмиссией парниковых газов. Детальные исследования ледяного керна из глубоких скважин, пробуренных в Антарктиде и Гренландии, приводят к нескольким важным заключениям.
Действующие ныне антропогенные изменения климата накладываются на его естественные вариации, масштаб которых намного превосходит влияния, обусловленные изменением облика поверхности Земли и эмиссией парниковых газов. Детальные исследования ледяного керна из глубоких скважин, пробуренных в Антарктиде и Гренландии, приводят к нескольким важным заключениям.
1. Понимание и предсказание последствий роста концентрации парниковых газов в атмосфере (так называемое глобальное потепление вследствие парникового эффекта) не может быть понято без анализа естественной изменчивости природных процессов, на которые накладывается антропогенное влияние.
1. Понимание и предсказание последствий роста концентрации парниковых газов в атмосфере (так называемое глобальное потепление вследствие парникового эффекта) не может быть понято без анализа естественной изменчивости природных процессов, на которые накладывается антропогенное влияние.
2. Концентрация парниковых газов и глобальная температура в прошлом изменялись параллельно, как это следует из анализа ледяных кернов. Но содержание газов резко возросло за последние сто лет, тогда как изменения температуры не выходят за рамки ее естественных флуктуаций.
2. Концентрация парниковых газов и глобальная температура в прошлом изменялись параллельно, как это следует из анализа ледяных кернов. Но содержание газов резко возросло за последние сто лет, тогда как изменения температуры не выходят за рамки ее естественных флуктуаций.
3. Ряд данных свидетельствует о том, что климат в прошлом менялся гораздо сильнее, чем в период регулярных инструментальных наблюдений, т.е. за последние 150 лет. В прошлом отмечены значительные колебания уровня озёр, режима рек, экстремальные засухи и наводнения.
3. Ряд данных свидетельствует о том, что климат в прошлом менялся гораздо сильнее, чем в период регулярных инструментальных наблюдений, т.е. за последние 150 лет. В прошлом отмечены значительные колебания уровня озёр, режима рек, экстремальные засухи и наводнения.
4. Голоцен, продолжающийся уже около 11 тыс. лет, оказывается намного длиннее предыдущих четырёх межледниковых периодов и неизбежно сменится новой ледниковой эпохой. Важно отметить также, что уровень климатического оптимума голоцена на 1,5 °С ниже максимальной температуры предыдущих межледниковий, когда, естественно, никакого антропогенного влияния на Земле не было.
4. Голоцен, продолжающийся уже около 11 тыс. лет, оказывается намного длиннее предыдущих четырёх межледниковых периодов и неизбежно сменится новой ледниковой эпохой. Важно отметить также, что уровень климатического оптимума голоцена на 1,5 °С ниже максимальной температуры предыдущих межледниковий, когда, естественно, никакого антропогенного влияния на Земле не было.