Зміни й коливання клімату

Природа Землі перебуває в процесі безперервних змін і розвитку. Зміни клімату відбуваються в тісному взаємозв'язку і взаємодії з іншими компо­нентами географічної оболонки.

Показниками змін клімату в минулому є викопні флора і фауна, пилок доісторичних рослин, ознаки процесів вивітрювання і нагромадження осадо­вих відкладів, розподіл суші й моря в різні геологічні епохи, рельєф тощо. Питання про клімат минулого розглядаються в історичній геології та па­леонтології, а в цій книзі ми наведемо лише деякі відомості, пов'язані з клі­матологією.

Геологічні дані свідчать про дуже глибокі зміни клімату Землі: протя­гом сотень мільйонів років докорінно змінювалося взаємне розміщення суші та моря, змінювались орографія, океанічні течії, вулканічна діяльність, склад атмосфери і вплив Космосу.

Вивчаючи палеоклімат, керуються принципом актуалізму, який полягає в тому, що в минулому існували такі ж зв'язки між флорою, фауною, вивітрю­ванням, ґрунтоутворенням та атмосферними явищами, які існують і тепер.

Наприклад, коралові рифи утворюються в мілководних тропічних мо­рях, тому наявність потужних пластів морських вапняків і коралових рифів в шарах кембрію Центральної Європи свідчить про більш теплий клімат, який існував тоді в цих широтах. Про теплий клімат у минулому свідчать су­часні горизонти бурого вугілля в Європі, у яких трапляються рештки тепло­любних пальм, а також родовища кам'яного вугілля, знайдені в Антарктиді. Ознаками теплого клімату в минулому є також величезні розміри викопних видів плазунів.

Про холодний клімат свідчить незначне хімічне вивітрювання з вели­кою кількістю уламкового матеріалу у відкладах. Моренні відклади, викопні льоди, а також відповідні флора і фауна є покажчиками ландшафтів, пов'язаних зі зледенінням.

Із сухими періодами пов'язані відклади солей, особливо коли клімат був жарким. Родовища викопних солей на Землі змінюють положення протя­гом геологічних періодів. Явища пустельного вивітрювання, переносу пісків, дюноутворення можна простежити в геологічних шарах. Сухі періоди визна­чаються також за рештками ксероморфної рослинності й степових тварин.

Для вологого клімату характерні такі ознаки, як інтенсивне хімічне ви­вітрювання та його продукти (каолін, залізні, марганцеві та бокситові руди), а також формування торфу, кам'яного вугілля, рештки буйної деревної рос­линності.

Учені роблять спроби реконструкції типів клімату минулого. Найбільше даних зібрано про зміну типів клімату четвертинного періоду (плейстоцену), а про більш давні геологічні епохи існують відомості загального характеру. Протягом останнього мільярда років клімат Землі в помірних і високих ши-102

ротах був в основному⁷ теплішим, льоди протягом переважної частини цього періоду були відсутні, кліматична зональність не була виражена так чітко, як нині, тропічна флора була поширена до високих широт. На фоні цього тепло­го клімату неодноразово відбувалися похолодання протягом кількох сот ти­сяч або мільйонів років. У ці періоди кліматична зональність ускладнювалась, посилювалися контрасти між високими полярними і тропічними широтами. Останнім таким холодним періодом був четвертинний, під час якого льодови­кові епохи змінювалися міжльодовиковими. Від початку першого четвертин­ного зледеніння минуло 600-700 тисяч років, а останнє закінчилось 10-12 ти­сяч років тому.

Ми живемо в міжльодовиковий період, хоча великі площі Землі в по­лярних широтах перебувають під льодовиковим покривом.

Існують гіпотези, які пояснюють зміни клімату впливом космічних, астрономічних та геологічних факторів.

Серед космічних факторів називають коливання сонячної сталої вна­слідок безпосередніх змін інтенсивності та спектрального складу сонячного випромінювання, пов'язаних зі змінами у самому Сонці, а також із тим, що Сонячна система на своєму шляху в космічному просторі потрапляла в більш

або менш прозорі ділянки.

Астрономічні фактори лежать в основі гіпотез, які пояснюють коли­вання клімату змінами деяких астрономічних положень Землі.

Наприклад, нахил площини земного екватора до площини земної орбіти змінюється від 22° до 24,5° з періодичністю близько 40 000 років.

Земна орбіта має форму еліпса, в одному з фокусів якого міститься Сон­це. Співвідношення фокусної відстані та великої осі, тобто, ексцентриситет земної орбіти змінюється від 0,017 до 0,068 з періодом приблизно в 92 000 років. Із зменшенням ексцентриситету орбіта стає близькою до кола, а від­стань до Сонця взимку і влітку змінюється.

Третій астрономічний фактор— це зміни положення точки весняного рівнодення на орбіті у зв'язку з переміщенням (прецесією) земної осі, яке від­бувається з періодичністю приблизно 21 000 років, що спричиняє коливання кількості сонячної радіації за окремі сезони року.

Циклічність перелічених факторів призводить до протилежної дії кож­ного з них або до підсилення одного фактора іншими (рис. 60).

Більшість дослідників основною причиною змін клімату вважають гео­логічний фактор, тобто зміни характеру земної поверхні: розподіл суші і моря, зміни абсолютної висоти над рівнем моря, берегової лінії, рельєфу, рослинного покриву.

В одній із гіпотез причину змін клімату пояснюють переміщенням по­люсів Землі, в інших — рухом літосферних плит і материків. Материки пе­ребували то біля полюса, то в теплих широтах біля екватора. Ця гіпотеза дає змогу пояснити такі явища, як наявність решток тропічних рослин в поляр­них і субполярних широтах та існування полярного клімату в тропіках. Стає зрозумілим, що кам'яне вугілля з рештками рослин вологого тропічного клі­мату на архіпелазі Шпіцберген не могло утворитися за умов перманентного арктичного клімату і полярної ночі, а лише тоді, коли цей архіпелаг перебу­вав у теплих широтах, значно віддалених від полюса.

Існують гіпотези, які пояснюють коливання клімату змінами газового складу атмосфери, особливо кількості вуглекислого газу, який пропускає ко­роткохвильову сонячну радіацію до земної поверхні, а затримує і поглинає довгохвильове теплове випромінювання Землі, що сприяє підвищенню тем­ператури земної поверхні. За деякими гіпотезами вважають, що ймовірними факторами змін клімату були періоди посилення вулканічної діяльності, унас­лідок чого зменшувалася прозорість атмосфери, але водночас зменшувалось і ефективне випромінювання.

У післяльодовиковий період, за останніх 11 000 років теж відбувалися зміни клімату. Спочатку клімат пом'якшав, що сприяло поширенню лісів, по­тім настав кліматичний оптимум, коли широколистяні ліси досягли макси­мального поширення в межах лісової та лісостепової зон. У лісах Східноєв­ропейської рівнини в цей час панували дуб, ліщина і в'яз. Середні річні тем­ператури повітря під час кліматичного оптимуму були майже на З °С вищи-

У період існування первісної людини до природних доказів про зміни клімату (наступ і відступ льодовиків, утворення торфовищ, зміни стану озер і річок, нагромадження стрічкових глин в озерах, зміна товщини річних кілець деревини) приєднуються археологічні дані про умови життя і діяльність лю­дини. Крім того, фольклорні та літературні пам'ятки, особливо літописи, міс­тять описи різних явищ погоди і клімату, стану рік, різних природних проце­сів. За останні 100-200 років проведені метеорологічні спостереження за до­помогою приладів. Встановлено, що протягом останніх 5000 років сухий і теп­лий клімат кілька разів змінювався на вологий і прохолодний з періодичніс­тю 800-900 років (повний цикл близько 1700 років). Ці зміни пов'язують із циклічними змінами припливотворчих сил між Землею, Місяцем і Сонцем.

За археологічними та історичними даними, у ХІ-ХІІІ ст. клімат Європи був м'якшим і сухішим, ніж сучасний, льодовики займали найменшу площу, у Гренландії було розвинуто скотарство. У XV-XVI ст. почалося похолодан­ня. У XVII-XIX ст. клімат був холодним і вологим, льодовики наступали. У 50-х роках XIX ст. почалося сучасне потепління клімату на більшій частині земної кулі. Свого максимуму потепління досягло у 1930-1939 pp. Середньо­річні температури в Східній Європі підвищилися за період з 1881-го по 1995 рік на кілька десятих градуса, а в Петербурзі — на 1,1 °С, зменшилася також континентальність. У Західній Європі середня температура зимових місяців зросла на 2,6 °С з кінця XIX ст. до 1920 року. В Арктиці відзначено зростання середньорічної температури за цей же період на 2 °С, а в Гренландії — більш як на З °С. Сучасне потепління супроводжується істотними змінами: змен­шились площі зледеніння, з'явились теплолюбні риби в Баренцовому та Кар-ському морях, почалося падіння рівня Каспійського моря, рівень якого з 1930-го по 1976-й рік знизився на 2 м внаслідок зменшення кількості опадів у басейні Волги. Проте, за період з 1980-го по 2004-й роки рівень Каспію знову піднявся більш як на 1 м. Тенденції в коливаннях кліматичних показників за останні 100 років розглядаються також у монографії «Клімат України».

Причини названих коливань клімату криються в змінах системи загаль­ної циркуляції атмосфери. Виявлено тісний зв'язок між коливаннями загаль­ної циркуляції атмосфери та клімату протягом кількох десятиліть. Причи­ну коливань даної циркуляції більшість учених вбачає в зміні сонячної актив­ності. У змінах клімату чітко виявляються 11-і 80-річні цикли, які відпові­дають основним ритмам коливань сонячної активності. Можливо, дію цих впливів посилюють і періодичні зміни швидкості обертання Землі, які впли-

вають на силу Коріоліса. Зв'язок клімату та загальної циркуляції атмосфери із сонячною активністю встановлено статистичне, але механізм її впливу ще недостатньо вивчений, хоча відомо, що сонячна активність безпосередньо впливає на фізичний стан іоносфери.

Значний вплив на місцевий клімат і мікроклімат чинить господарська діяльність людини, яку розглядають тепер як антропогенний фактор клі­мату. Дія цього фактора полягає в додатковому надходженні в атмосферу теплоти, вуглекислого газу та аерозолів унаслідок спалювання великої кіль­кості палива, а також у змінах характеру земної поверхні та її відбиваючої і поглинаючої здатності. Вихлопні гази літаків руйнують озоновий шар, тому зростає ультрафіолетова радіація. Випробування ядерної зброї також негати­вно впливає на погоду і клімат. Усі антропогенні впливи спричинюють тери-торіально обмежені, але помітні зміни місцевого клімату. Наприклад, клімат міст, особливо великих, значно відрізняється від клімату приміських районів.

З метою прогнозування змін клімату на майбутнє необхідна єдина фі­зична теорія клімату, об'єднані зусилля різних спеціалістів: метеорологів, кліматологів, океанологів, гідрологів, геофізиків, астрономів, математиків, фізиків, біологів, палеогеографів, економістів. Для вирішення проблем, пов'язаних зі зміною клімату Землі, проводять Всесвітні метеорологічні та кліматологічні конгреси. Основною метою конгресу, який відбувся наприкінці серпня 2003 року в Москві, була розробка єдиної теорії клімату земної кулі.

Дата добавления: 2014-01-04