Меняющийся климат планеты

МЕНЯЮЩИЙСЯ КЛИМАТ ПЛАНЕТЫ
В. Н. Разуваев, М. 3. Шаймарданов
КЛИМАТ ПЛАНЕТЫ В ИСТОРИЧЕСКИЙ ПЕРИОД (ПОСЛЕ ЛЕДНИКОВОГО ПЕРИОДА)

Климат на планете непостоянен и неоднократно менялся за время ее существования. На протяжении последнего миллиарда лет климат был в основном теплым, со средней температурой примерно на 10° С выше, чем в настоящее время.

Теплый режим прерывался сравнительно короткими интервалами ледниковых периодов продолжительностью порядка 10 млн лет, отделенных друг от друга несколькими сотнями миллионов лет. Примерно 50 млн лет назад за счет каких-то причин началось постепенное похолодание, достигшее своей кульминации около 2 млн лет назад. С ним пришел новый тип климата, характеризующийся сменой ледниковых и межледниковых периодов, которых, вероятно, было около десяти [20, С. 494-498]. Этот тип климата предположительно сохраняется на Земле и в настоящее время [15]. Достаточно протяженные (в среднем около 100 тыс. лет) ледниковые периоды сменяются сравнительно коротким "межледниковьем". Последнее оледенение началось около 115 тыс. лет назад и максимальное развитие получило 18 тыс. лет назад. Уровень поверхности океана в то время был на 85 м ниже современного, а средняя температура воздуха у поверхности на 5° С ниже [20, С. 498].

Повышение температуры, таяние ледников и разрушение ледовых покровов началось 14 тыс. лет назад (рис. 1-1). Между 5000 и 3000 гг. до н. э. уровень Мирового океана начал быстро подниматься в результате таяния последних ледниковых покровов, оставшихся после оледенения. В 2000 г. до н. э. уровень моря был на 3 м выше современного, общий объем льда - меньше на 1015 м3, температура воздуха в Европе на 2-3° С выше, чем в настоящее время. Это состояние климатической системы известно как "послеледниковый климатический оптимум", на смену которому пришло очередное похолодание. По европейским хроникам, период между 900 и 300 гг. до н. э. или несколько позже был холодным [8, С. 104] и иногда определяется как похолодание "железного века".

Последующие изменения климата документированы значительно лучше, однако основным источником информации остаются качественные описания сложившихся климатических условий в исторических летописях. В 1000-1200 гг. наблюдалось потепление, известное как "второй климатический оптимум". Таяние арктических льдов и уменьшение выноса дрейфующих льдов в южном направлении сыграло важную роль в существовании и развитии колоний вдоль северного побережья Атлантики. В Западной и Центральной Европе граница возделывания виноградной лозы продвинулась на север на 3-4° по широте. Эти показатели соответствуют возрастанию средней летней температуры примерно на 1° С.

Большой интерес представляет последующее похолодание в 1400-1850 гг., так называемый "малый ледниковый период" [23, С. 1-5]. Этот общепринятый термин на самом деле не вполне отражает состояние климатических условий в это время. Имеющиеся данные о характере изменения альпийских ледников не позволяют говорить об "оледенении" в Европе. В то же время ледники Гренландии настолько увеличились, что поселения викингов оказались стертыми с лица Земли. Имеющиеся сведения о климатических условиях в разных регионах позволяют сделать вывод об увеличении числа экстремальных климатических явлений в это время. Зима 1683/84 г. в Англии была, по-видимому, одной из самых суровых зим на континенте, она известна как зима самых больших "морозных ярмарок" на Темзе. С ней может быть сопоставима лишь зима 1709 г. во Франции [8, С. 112]. В то же время летние температуры в Европе практически не отличались от современных. "Малый ледниковый период" во многом отличается от многочисленных предыдущих периодов похолодания. О его происхождении имеется много гипотез, большей частью основанных на предположении об уменьшении концентрации СО2 в атмосфере и росте вулканической активности. Не следует забывать и о том, что это наиболее близкий к нам период похолодания, его изучение может дать новые сведения о возможных способах перехода климатической системы из одного состояния в другое.

Рис. 1-1. Характеристики климата последних 15 000 лет

Источник: Митчелл Д. М. Изменяющийся климат//Энергия и климат: Сборник. Л.: Гидрометеоиздат, 1991.

Еще не все особенности этого периода достаточно изучены, в частности влияние похолодания на развитие общества. Приведем без комментариев тот факт, что наблюдавшееся похолодание в Европе совпало по времени с периодом расцвета общественной жизни, известным как эпоха Возрождения.

В конце XIX в. началось потепление, которое за исключением небольшого интервала 1950-1960 гг. продолжается и по настоящее время.

ИЗМЕНЕНИЕ КЛИМАТА В ПЕРИОД ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ НАБЛЮДЕНИЙ

Регулярные метеорологические наблюдения продолжаются уже более 150 лет, в некоторых странах имеются данные наблюдений и за более ранний период. Это позволило оценить изменения состояния климатической системы не только по косвенным данным, но и на основании прямых измерений значений метеорологических показателей.

Основные метеорологические приборы термометр и барометр были изобретены в середине XVII столетия, однако использовать эти приборы для ежедневных записей погоды начали в Европе только в 1650-1700 гг. Имеются сведения, что подобные наблюдения в Корее были начаты около 1440 г., в Палестине - еще на 2000 лет раньше, но эти записи не сохранились. Старейший ряд метеорологических инструментальных наблюдений был сделан в Париже. По инициативе Паскаля с июля 1649 г. по март 1651 г. проводились ежедневные наблюдения за уровнем ртути в трубках. В России систематические инструментальные наблюдения начались в 20-30-х гг. XVIII в. Более или менее подробные записи о погоде были начаты в 1722 г. в Петербурге по указу Петра I. Долгое время был малоизвестен тот факт, что обширные и подробные метеорологические наблюдения были организованы на целой сети станций в Сибири в 1730 г. участниками Великой Северной экспедиции под руководством В. Беринга. В начале XIX в. метеорологические наблюдения в России велись уже во многих местах. В 1808 г. начались наблюдения при Московском университете. В 1849 г. была образована Главная физическая (сейчас - геофизическая) обсерватория в Петербурге, которой была поручена работа по организации сети метеорологических станций России [22].

Температура воздуха. Средняя глобальная температура повысилась за последние 100 лет на 0,6° С (рис. 1-2).

Повышение температуры происходило неравномерно, в 1950-1960 гг. температура несколько уменьшилась, но, по-видимому, это колебание средней температуры не отразилось на тенденции к потеплению, которое продолжается с тех пор практически непрерывно. Следует отметить, что 90-е гг. были самыми теплыми не только за последние 150 лет, но и вообще за все прошлое тысячелетие [25, P. 101].

Естественно, повышение средней температуры происходило на фоне региональных особенностей. Например, потепление 1910-1945 гг. в основном проявилось в Северной Атлантике и близлежащих районах.

Отклонения от средней температуры в (1861-2000 гг.)

Рис. 1-2. Колебания температуры на поверхности Земли за 140 лет

Источник: Изменение климата 2001. Обобщенный доклад. Вклад рабочих групп I, II и III в подготовку Третьего доклада об оценке Межправительственной группы экспертов по изменению климата.

Похолодание 1946-1975 гг. в Северном полушарии сопровождалось увеличением температуры в Южном полушарии. В целом за период инструментальных наблюдений потепление в Южном полушарии выглядит более однородным, чем в Северном. Тенденция к потеплению, в частности, к повышению средних температур за холодный период наиболее отчетливо выражена в Западной Сибири и на Аляске [32, P. 34]. Среднегодовая температура в Фэрбенксе (Аляска), городе, построенном на вечной мерзлоте, составляет всего -2,0° С. Еще немного, и жители города смогут распрощаться с естественными холодильниками, размещенными в погребах их домов [29]. Повышение температуры в этом районе сказывается и на более раннем сходе снежного покрова, в 2002 г. это проявилось наиболее сильно - снег сошел на две недели раньше обычного.

Атмосферные осадки. Анализ изменений в количестве выпадающих атмосферных осадков связан с большими методическими трудностями. "Пятнистый" характер выпадения осадков требует использования как можно более плотной сети измерительных станций. Точное измерение жидких осадков затрудняется из-за необходимости корректного учета смачивания осадкомерного ведра и испарения в период между измерениями. Точное измерение твердых осадков (снега, града) затруднено из-за возможности выдувания снега в том месте, где расположен измерительный прибор. Тем не менее полученные в последние годы результаты позволяют сделать вывод об изменении количества осадков, а также характера их выпадения.

Количество осадков увеличилось в районе высоких и средних широт Северного полушария, за исключением Восточной Азии. В субтропиках (от 10° с. ш. до 30° с. ш.) выпадение осадков на суше в среднем уменьшилось. В то же время измерения в области тропического океана показали увеличение осадков.

Очень важным является вопрос о характере выпадения осадков, соотношении между ливневыми дождями и небольшими, но продолжительными осадками, поскольку суммарное число осадков за определенный период и в том и в другом случае может быть одинаковым, а воздействие на природу, сельское хозяйство и экономику совершенно различным. В целом в последние десятилетия частота интенсивных осадков в районе высоких и средних широт увеличилась, что является индикатором климатических изменений.

Снежный покров. На основании спутниковых наблюдений можно сделать вывод, что ежегодное покрытие снегом сократилось в 1966-2000 гг. на 10% в основном за счет уменьшения снежного покрова весной и летом начиная с середины 1980-х гг. [25, P. 123]. Изменений снежного покрова зимой и осенью не наблюдалось (рис. 1-3). Более длительные наблюдения за снежным покровом на метеорологических станциях показали, что в последнее десятилетие площадь покрытия снегом в Северном полушарии была наименьшей за последние 100 лет.

Высота снежного покрова зимой, например, на Европейской территории России уменьшалась начиная с 1900 г., но начала увеличиваться практически повсеместно в последние десятилетия.

Большое значение имеет продолжительность залегания снежного покрова. Если принять за продолжительность залегания число дней, когда высота снежного покрова более 1 см, то на территории России отчетливо прослеживается тенденция к сокращению этого периода [24].

Рис. 1-3. Отклонения от нормы среднемесячных значений распространенности снежного покрова Северного полушария в 1966-2001 гг. (в млн км2).

Источник: Climate Change 2001. Contribution of WGI to the TAR of the IPCC. Cambridge Press, 2001.