Занимательная климатология

Значительные климатические изменения происходили не только в далеком геологическом прошлом. Климат менялся и в историческую эпоху, меняется он и в настоящее время.

Примерно 20 млн. лет назад в Антарктиде появились ледниковые покровы. В высоких широтах Северного полушария первые ледники возникли 4-5 млн. лет назад. С течением времени климат ухудшался, но даже около 1 млн. лет назад температуры превышали современные. Ничего серьезного для развития органического мира не предвещало начало последнего миллионолетия. Но в дальнейшем температуры настолько сильно понизились, что оледенение охватило большую часть Северного полушария. Горные ледники спускались далеко в долины, а с севера надвигались ледниковые покровы. Но наступало очередное потепление, и лесные зоны перемещались далеко на север. Стоило похолодать, как леса исчезали и в высоких и средних широтах возникали тундровые ландшафты и холодные перигляциальные степи.

В период оледенения, ввиду того что значительное количество воды из Мирового океана превращалось в лед, сильно понижался его уровень. Иногда он падал на 150-200 м, обнажалась значительная часть материкового шельфа. Так, во время последнего сильнейшего оледенения, около 18 тыс. лет назад, уровень Мирового океана понизился по сравнению с современным на 130 м, обнажилось около 27 млн. км² материкового шельфа. Температуры в то время в Западной Европе были на 9-12°, а в Восточной Европе - на 10-15° ниже, в восточной части США - на 10-14° ниже современной. В среднем температура воздуха на Земле была холоднее современной более чем на 5°.

В Северной Америке ледник легко преодолел уступ Ниагарского водопада, достиг озера Эри и несколькими языками спускался до 40-х широт. В Европу последний раз Скандинавский ледник вторгся около 20 тыс. лет назад и соединился с горным Альпийским ледником. В горах Ближнего и Среднего Востока уровни снеговых линий понизились, а средняя температура упала на 15°, В это же время средняя годовая температура на поверхности в Средиземном и Красном морях составляла всего 15,5°С. В настоящее время средняя летняя температура достигает 25° и выше, а средняя зимняя-12-18°. Значительная часть территории европейской части СССР покрывалась толстым слоем льда.

Возникли крупные горные ледники в субтропических и тропических областях. Даже на островах Тихого океана, например на о. Новая Гвинея, имелись горные ледники длиной около 15 км, которые почти достигали береговой зоны.

Около 18 тыс. лет назад, в период максимума последнего оледенения, почти одну треть современной суши покрывал ледник. Наиболее крупными ледниковыми щитами в то время были: Антарктический-14 млн. км², Лаврентийский (Канадский) - 13,2 млн. км², Скандинавский- 10-12 млн. км², Урало-Сибирский - 4,5 млн. км², суммарная площадь горных ледников Кордильер составляла 2,6 млн. км², а Гренландского ледника - 2,2 млн. км².

Во время оледенения, ввиду того что уровень Мирового океана сильно понизился, возникли так называемые сухопутные мосты, соединявшие континенты. Мосты связывали континентальную Европу с Гренландией, Азию - с Северной Америкой, а перешеек между Северной и Южной Америками был значительным.

Около 15 тыс. лет назад начался процесс потепления. Ледниковый покров стал разрушаться и отступать. Вслед за ним перемещаласьрастительность, которая постепенно осваивала все новые и новые земли.

Исследование состава растительных сообществ, почв и существовавших ландшафтов, захороненных в разных по происхождению осадках на территории Европы, позволило выделить следующие типы климата: субарктический, бореальный, атлантический, суббореальный, субатлантический, которые существовали 11 тыс. лет назад и до современной эпохи. Наиболее теплый период времени, названный климатическим оптимумом, длился около 4 тыс. лет и закончился около 5 тыс. лет назад.

На протяжении климатического оптимума площадь морских полярных льдов в Северном Ледовитом океане сильно сократилась. Средняя температура вод в Арктике была на несколько градусов выше, чем в настоящее время. О существовании сравнительно высоких температур в то время свидетельствует существенное расширение ареала обитания некоторых животных. Обыкновенная съедобная мидия, которая в настоящее время встречается вплоть до берегов южной части Гренландии, в Исландии и вблизи Кольского полуострова, но только в зоне действия течения Гольфстрим, в период климатического оптимума обитала у берегов Шпицбергена, Земли Франца Иосифа и Новой Земли. В это время Гренландия не только полностью освободилась от льда, но и на ее территории произрастала таежная растительность. Большую часть Исландии занимали березовые леса. Лесная растительность располагалась не только на северном побережье Норвегии, но и на сибирском побережье Северного Ледовитого океана. В Северной и Центральной Европе средние годовые температуры стали выше современных на 3-4°, а в Северной Америке и Сибири они были даже на 5° больше.

Теплый климат в Европе способствовал перемещению на север многих растений. В Дании стали расти такие теплолюбивые растения, как каменный дуб и плющ, в Англии - липа. На севере ГДР, ФРГ и Польши произрастали шороколиственные леса. Во время климатического оптимума сильно повысилась граница снеговой линии. Леса поднялись в горы почти на 400-500 м выше современного уровня. Если температура в период климатического оптимума в средних широтах повсеместно повысилась, то влажность менялась очень неравномерно. Она увеличивалась на севере европейской части СССР, а южнее 50-х широт она, наоборот, снизилась. В связи с этим ландшафты степей, полупустынь и пустынь располагались севернее современных. В Средней Азии, на Ближнем и Среднем Востоке влажность в период климатического оптимума была намного выше, чем в настоящее время. Теплый и влажный климат всего 10 тыс. лет назад существовал во всех ныне засушливых областях Азии и Африки. Например, в пустыне Тар в период климатического оптимума общее количество атмосферных осадков составляло 500-800 мм в год, т. е. в 4 раза превышало современный уровень. Здесь располагались саванны, водились газели, антилопы, слоны и жили скотоводческие племена. Жители древнего поселения, развалины которого находятся в ныне засушливом районе на берегу Инда, около 5 тыс. лет назад сооружали даже специальные приспособления для отвода ливневых вод.

Интересна история пустыни Сахара. Около 10- 12 тыс. лет назад на юге современной Сахары располагались два огромных пресных озера с густыми зарослями тропической растительности по берегам, не уступавшие по своим размерам современному Каспийскому морю. Нынешнее озеро Чад является небольшим реликтом этого огромного моря.

В 1933 г. на плато Тассилин-Аджер были обнаружены наскальные изображения. Древний художник, живший несколько тысячелетий назад, правдиво отобразил быт древних людей и природу того времени. В период климатического оптимума, а именно этим временем датируются найденные наскальные изображения, условия в Сахаре были совершенно иными, чем теперь. Подробное описание галереи анималистических изображений сделала французская экспедиция, работавшая в этом районе в середине 50-х годов под руководством Анри Лота. Поселения располагались на берегах озера или в пойме реки. Люди занимались охотой, рыболовством, возделывали поля. Но не только рисунки свидетельствуют о хозяйственном укладе племени, но и остатки каменных орудий, рыболовные крючки и предметы обихода, обнаруженные во время раскопок. Слоны, зебры, бегемоты, носороги паслись в саванне, которая постепенно сменялась влажными тропическими лесами.

Во время климатического оптимума чуть не в центре одной из самых засушливых областей Земли - в Сахаре произрастала такая же растительность, как и в нынешнем Средиземноморье. В горных районах, прилегающих к Сахаре, росли ясень, клен, липа. Однако благоприятный период климатического оптимума быстро завершился. Все чаще стала возникать засуха, и наконец под натиском песков растительность исчезла, реки и озера высохли.

Следы потепления хорошо сохранились даже в Антарктиде. В частности, это следы водной эрозии, свидетельствующие о том, что временами лед в Антарктиде гаял и потоки воды размывали талый грунт. В прибрежных водах Антарктиды, южной оконечности Африки и Австралии и Огненной Земли жили более теплолюбивые моллюски, чем те, которые обитают ныне.

Во время климатического оптимума было не только тепло, но и влажно, особенно в тех районах, которые мы привыкли считать засушливыми. Общее потепление вызвало смещение к полюсам климатических поясов, изменившее атмосферную циркуляцию. На ныне засушливые области выливалось большое количество осадков. Если внимательно приглядеться к поверхностям современных пустынь, хорошо видны сухие русла, по которым ранее протекали реки, и блюдцеобразной формы низины, занятые в прошлом озерами. В толще песков погребены семена, плоды и даже целые стволы влаголюбивых растений, некогда произраставших в этих местах.

Климат оказывал прямое воздействие на хозяйственный уклад людей. С началом климатического оптимума, а с ним, как оказалось, совпадает граница между палеолитом и мезолитом, наступает один из самых благоприятных этапов в жизни человеческого общества. Для этого времени характерна не только высокая культура изготовления каменных орудий, но и переход на оседлый образ жизни.

Возникновение земледелия и скотоводства было связано не только с изменением природных условий, но и с неразумным хозяйствованием. Благоприятный климат способствовал широкому распространению лесов и диких животных. Люди искали, добывали и потребляли в пищу то, что было легко доступно, что давала природа. Но взамен ничего не создавали. Долго так продолжаться не могло. С течением времени численность животных, особенно крупных, стала сокращаться. Людям легче было сообща убить крупное животное, чем долго выслеживать десяток мелких. Кроме того, охотники уничтожали наиболее сильных и жизнеспособных животных, а больные и старые доставались хищникам. Тем самым первобытные люди подрывали основу воспроизводства животных.

Неудачные охоты, длительные переходы в поисках животных, численность которых сильно сокращалась, побудили древних людей перейти к одомашниванию животных. Это гарантировало им жизнь независимо от капризов погоды и удачи в охоте. Древнейшими районами одомашнивания были территории современной пустыни Сахары, междуречье Тигра и Евфрата, Инда и Ганга. Почти одновременно со скотоводством возникло и земледелие. Классической страной древнего земледелия считается Египет. Древнейшие земледельцы были носителями так называемой бодарийской культуры. Свое название она получила от местности Бодари в Судане, где обнаружены древние каменные мотыги, серпы и продукты земледелия. Бодарийская культура возникла около 5 тыс. лет назад. Близкие по возрасту земледельческие культуры развивались в Месопотамии и в других районах. Обилие влаги, теплый климат, плодороднейшая почва- вот залог для развития земледелия и создания высокой культуры сельскохозяйственного производства египтян и шумеров.

Скотоводческие племена в первое время кочевали в поисках пригодных пастбищ. Количество скота увеличивалось, стало труднее находить открытые участки. Скотоводы, как и земледельцы, стали выжигать леса и использовать освободившуюся землю под пастбища и пашню.

Освоение земель в областях, подверженных климатическим изменениям, приводило к нарушению веками сложившегося равновесия. Нарушался влагооборот и температурный режим земной поверхности. Массовый выпас скота способствовал быстрой деградации почвенного покрова. Уничтоженные леса, саванны и пастбища не восстанавливались. При наступлении засушливости в связи с развивающимся похолоданием на месте некогда роскошных лесов и саванн возникли полупустынные и пустынные ландшафты. Наступлению песков люди вначале кое-как пытались препятствовать, но затем были вынуждены искать и осваивать новые земли.

По сохранившимся эрозионным отметкам в речных долинах установлено, что полноводность Нила, Тигра, Евфрата, Инда, Ганга и других рек в прошлом довольно сильно менялась. Почти на 3 м опустился после климатического оптимума уровень Мирового океана. Засуха и наступление песков способствовали упадку неолитической культуры в Сахаре и культуры хараилы в долине Инда.

В условиях засушливости люди вынуждены были развивать орошаемое земледелие. Сохранились сложные ирригационные сооружения, созданные руками древних людей. Нас поражают совершенство форм и масштабы строительных работ. Развитие поливного земледелия не спасло, а только отдалило полное истощение почв. Под натиском наступающих песков перестали существовать многие древние поселения.

Это был, вероятно, первый экологический кризис. В дальнейшем неразумное хозяйствование и вмешательство человека во многие природные процессы не раз приводили к весьма нежелательным результатам, некоторые заканчивались катастрофами.

Климатический оптимум закончился во II тыс. до н. э. Наступило похолодание, которое продолжалось вплоть до IV в. н. э. После этого на Земле вновь потеплело. Теплый период продолжался с IV по XIII в., т. е. охватил раннее средневековье. Этот отрезок времени довольно хорошо изучен и получил название малого климатического оптимума. В действительности потепление в раннем средневековье было слабым подобием настоящего климатического оптимума.

В Европе средиземноморская растительность уже не смогла преодолеть Альпы. Но все-таки почти на сотню километров к северу переместились границы распространения теплолюбивой растительности. Зерновые вновь стали возделываться в Исландии. Виноград произрастал на всем южном побережье Балтийского моря и даже в Англии. По отзывам современников, английские виноградные вина того времени по качеству не уступали знаменитым французским винам.

Максимум потепления в Исландии пришелся на XI- XII вв. Было тепло повсюду: в Америке и в Азии. Древние китайские летописи сообщают, что в VII-X вв. в долине Хуанхэ росли мандарины, значит, климат этой территории был субтропическим, а не умеренно теплым, как в настоящее время. По ряду исторических сведений и культурных памятников Японии, начиная с IX в. отмечается очень раннее цветение сакуры. Это событие всегда фиксировалось, так как в период цветения вишни император Японии обычно устраивал большие празднества. Имеются сведения о том, что в VI-VIII вв. в Китае число суровых зим было минимальным. Они начались в XIII-XIV вв. В период малого климатического оптимума влажный климат господствовал в Кампучии, Индии, странах Ближнего и Среднего Востока, Египте, Мавритании и странах, расположенных на юге пустыни Сахара.

Развитие человеческого общества, различные события в жизни народов и государств, межгосударственные отношения документально хорошо зафиксированы в Европе. Многие народы населяли этот континент в раннем средневековье, но в качестве примера мы остановимся на жизни викингов, так как их саги рассказывают много о природных условиях конца I и начала II тыс. Выходцы из Скандинавии, викинги, в России их называли варягами, совершали дальние переходы, захватывали чужие страны и осваивали новые земли. Широкая экспансия викингов имела под собой социально-политические и экономические корни. И в то же время завоеваниям и переходам викингов способствовало потепление климата.

Свидетельства о жизни и походах викингов зафиксированы в древних скандинавских сказаниях, или сагах, которые устно передавались из поколения в поколение и лишь позднее были записаны ирландскими монахами. Мы узнаем о политическом строе того времени, семейных отношениях и экономическом состоянии викингов.

В начале IX в. викинги захватили Фарерские острова. Свое название они получили от многочисленных стад овец, пасущихся на зеленых склонах. В переводе с норвежского Фарерские означает Овечьи острова.

В X в. викинги открыли Гренландию. Своим названием этот остров обязан тем, что в то время он представился викингам в виде безбрежного зеленого ковра. На 25 судах 700 человек со скарбом и скотом переплыли Северную Атлантику и основали в Гренландии несколько крупных поселений. Поселенцы в Гренландии занимались скотоводством и, вероятно, возделывали зерновые. Общее число жителей достигло 3000 человек. Для того времени эта цифра была значительной.

Трудно себе представить, что Гренландия, этот безмолвный и покрытый толстым ледяным панцирем остров, всего тысячу лет назад мог быть цветущим. Однако на самом деле это было так. Недолго пробыли викинги в Гренландии. Под натиском наступающего льда и развивающегося похолодания они вынуждены были покинуть этот огромный остров. Лед хорошо сохранил дома, хозяйственные постройки и предметы утвари викингов, а также следы пребывания скота и даже остатки зерновых.

Викинги не только совершали челночные рейсы между Гренландией и Европейским континентом, они переплывали Северную Атлантику, периодически посещали Североамериканский континент и даже имели поселения в Канаде и на островах Канадского Арктического архипелага. Об этом повествуется не только в сагах, но и подтверждается находками древних поселений.

Ни в одной исландской или древненорвежской саге не упоминается о льдах в Северной Атлантике, которые, как хорошо известно, ныне сильно препятствуют мореплаванию. Ничего не сказано и о суровых зимах.

На небольших деревянных судах, которые обладали прекрасными мореходными качествами, викинги совершали плавание не только в западном направлении и доплывали до берегов Канады и острова Элсмир, но и плавали далеко на север. Они открыли Шпицберген, неоднократно входили в Белое море и достигали устья Северной Двины. Норвежцы доплывали даже до Новой Земли, где охотились на морского зверя. Все это дает основание считать, что в начале II тыс. в Арктике во время малого климатического оптимума, вероятнее всего, многолетний толстый лед отсутствовал. На Шпицбергене недавно обнаружены остатки ископаемой тундровой почвы, имеющей возраст всего 1100 лет. Следовательно, в X-XI вв. и даже раньше на Шпицбергене не только отсутствовал ледниковый покров, но и располагались тундровые и лесотундровые ландшафты.

После теплой эпохи наступило новое похолодание, которое получило название малого ледникового периода. Этот период продолжался вплоть до конца XIX в.

Какие же свидетельства легли в основу представлений о климатических условиях малого ледникового периода? Это главным образом анализ летописей и записи очевидцев об экстремальных погодных явлениях. Начиная с XVIII в. имеются точные инструментальные наблюдения.

Очень интересные сведения дают многолетние наблюдения за поведением горных ледников. Крупные ледники не сразу реагируют на изменение климата, но чем меньше их размер, тем быстрее они реагируют на климатические изменения. В этом отношении важны наблюдения за альпийскими ледниками, ледниками Скандинавии и Исландии. Сохранившиеся до настоящего времени старинные карты Исландии показывают, что уже в XIV в. языки ледников были на несколько километров длиннее, чем в настоящее время. В конце XIV в. альпийские ледники стали спускаться в долины и реки. Имеются многочисленные сведения о периодических прорывах запруженных озер и описания катастрофических наводнений и селей, сходов лавин и ледопадов. Наступление альпийских снегов продолжалось и в XVII в. Интересен такой факт. В горах Тироля располагались шахты, где еще в середине XV в. добывали золото, но в конце XVI в. входы в шахты были захоронены под толщей льда мощностью около 20 м.

В начале XVIII в. альпийские и скандинавские ледники вели себя спокойно. Они то наступали, то таяли, но во второй половине XVIII в. продолжилось наступление альпийских ледников. Максимумы наступления альпийских ледников наблюдались в 1780, 1820 и 1850 гг. В эти же годы они отмечены в Исландии, Норвегии, Северной Америке, Британской Колумбии, даже в Патагонских Андах.

Тяжелые условия плавания в Северной Атлантике в XIII-XIV вв. неоднократно упоминаются в исландских сагах. Все чаще возникала ледовая блокада у берегов Исландии, участились случаи замерзания южной части Балтики, а жители Гренландии, как мы уже говорили, вынуждены были покинуть свои селения из-за наступающих ледников. Первые льдины появились в Норвежском море.

В начале XIV в. исландцы вынуждены были отказаться от возделывания зерновых культур. Зимы в Европе стали более суровыми. Даже Генуэзский залив замерзал, на юге Франции и Италии вымерзли оливковые деревья, а виноградарство в Англии пришло в полный упадок.

Советские ученые, климатолог Е. Борисенков и историк В. Пасецкий, опубликовали данные об изменениях климата Восточной Европы на протяжении XI-XVIII вв. на основании анализа русских летописей. В них упоминаются не только различные исторические события, но и даны красочные описания природы, отмечаются даты наступления суровых зим, летние непогоды, засухи, дожди и снегопады, приносившие голод и смерть людям.

В течение X и XI вв. на Руси преобладала теплая и часто засушливая погода. Засухи повторялись довольно часто. Не только неурожаи, но и многочисленные пожары были в то время подлинным народным бедствием и уносили много жизней. К концу XIII в. погодные условия стали меняться, летние месяцы становились прохладными, а зимы - суровее и морознее.

XIII столетие принесло новые беды. Зимой 1203 г. наступили жестокие морозы. Засушливым и голодным был 1214 г. Засухи, пожары и голод охватывали почти ежегодно многие русские территории. Всего в XIII в. отмечено более 130 различных экстремальных природных явлений- засухи, наводнения, дожди, обильные снега, сильнейшие морозы, ураганы. Более жестокие испытания ждали русский народ в последующие годы малого ледникового периода.

В течение XIV в. жестокие зимние морозы сменялись дождливыми и прохладными летними месяцами. Всего за XIV столетие зарегистрировано более 150 необычных климатических явлений - сильные морозы, холодные осени, затяжные весны с морозами и снегопадами (нередко даже в середине мая происходили снегопады), засухи и наводнения. Гибнет урожай зерновых, от недоедания погибает скот. Во время засухи горят леса и поселения. Неоднократно пожары охватывали многие русские города. Горели Новгород и Москва, Псков и Смоленск, Тверь и Суздаль. Нередко возникали крупные эпидемии.

Природные условия XV в. также не отличались особой стабильностью. Насчитывается около 150 чрезвычайных природных явлений и катастрофических случаев, прямо связанных с погодными условиями. Кроме необычайно сильных морозов и снегов, летние сезоны были то очень засушливыми и жаркими, то очень холодными и дождливыми. По погодным и климатическим условиям XVI в. был очень похож на предыдущие. Стихийные бедствия следовали одно за другим. Ливневые дожди сменялись засухами, а затем наступали прохладные сезоны. От голода, холода и эпидемий в Русском государстве погибали сотни тысяч человек.

Некоторый спад экстремальных явлений наблюдался в XVII в. На это столетие приходится около 26 засушливых сезонов, 10 дождливых летних периодов и 20 необычайно холодных зим.

XVIII столетие было самым холодным за весь малый ледниковый период. Очень суровые зимы наблюдались более 40 раз. Причем средняя температура на Европейском континенте понизилась на 3-4°. Резкое снижение урожая, гибель скота, пожары, наводнения, смерчи, ураганы, эпидемии подрывали экономическую основу государств.

Со второй половины XIX в. температуры стали повышаться. Особенно отчетливо потепление стало проявляться после 1875 г. Постепенно сокращается площадь горных ледников, растут интенсивность и продолжительность теплых сезонов, повышаются средние летние и средние годовые температуры. В связи с этим мигрируют животные, перемещаются растительные сообщества и меняются ландшафты.

Похолодание в малом ледниковом периоде происходило не только в Европе, но и во всех частях света. Китайские летописи свидетельствуют о существовании самых сильных холодов в XIII-XVIII вв. Примерно в это же время наблюдается сильное похолодание в Японии. Расширились горные ледники. По оценкам японских климатологов, температуры лета и зимы были на 2° ниже современных. Летние сезоны, как правило, были дождливыми и нередко случались крупные катастрофические наводнения.

Много объяснений предложено для обоснования механизма развития малого ледникового периода. Неопровержимо установлено, что понижение температур нарушило веками сложившееся взаимодействие между океаном и атмосферой. В отличие от современной эпохи распределение атмосферного давления на земной поверхности было иным. В Северном полушарии имелись три различных циклонических минумума. Один из них располагался между Гренландией и Лабрадором, другой - между Исландией и Северной Норвегией, а третий - в районе Исландии. В эти районы с юга был направлен мощный поток теплого воздуха, но мощность его была значительно меньшей, чем в настоящее время. Поэтому температуры в средних широтах были существенно ниже. Дыхание холодной Арктики испытывали на себе огромные просторы Канады и севера Евразии. Потоки холодного воздуха беспрепятственно распространялись почти по всей Евразии вплоть до побережья Индийского океана.

Потепление началось в самом конце XIX в., но особенно сильно его влияние проявилось в 20-е годы нынешнего столетия. Впервые признаки повышения температур сильнее всего проявились в Арктике. В Баренцевом море с 1910 по 1928 г. температура увеличилась почти на 2°.

Инструментальные данные бесстрастно свидетельствуют о том, что в 30-е годы XX в. температуры воздуха в умеренных и высоких широтах были значительно выше, чем в конце XIX в. В Гренландии зимние температуры возросли на 5°, на Шпицбергене - на 10°. Этот большой скачок произошел всего за 15-20 лет. На повышение температур быстро отреагировали горные ледники. Началось таяние и быстрое отступление ледников в Альпах и на Шпицбергене, в горах Скандинавии, уменьшился ледяной покров в Гренландии. В Канаде, начиная с конца XIX в., ледники отступали со скоростью 3 м в год.

Сильно сокращаются площади горных ледников на Кавказе, Памире, Тянь-Шане, Алтае, Саянах и Гималаях. Практически полностью исчезли ледники в горах тропического пояса.

Каким будет климат? Одни считают, что на планете будет похолодание. Конец XIX и XX столетие - это передышка, подобная той, какая была в средние века. После потепления температура вновь понизится и наступит новый ледниковый период. Другие говорят, что температуры будут непрерывно повышаться. Наступят если не мезозойские погоды, когда отсутствовали какие-либо сезонные колебания температур, то во всяком случае условия, близкие к климатическому оптимуму. Спорам нет конца. Чему же верить?

Не так просто ответить на поставленный вопрос. Одни учитывают в своих прогнозах данные инструментальных наблюдений. Но ведь для прогноза это весьма мало. Да и выводы получаются очень шаткими. Другие оперируют тенденциями и закономерностями, выведенными при изучении климатов Земли за более длительный отрезок времени. Но и этого недостаточно. При любых прогнозах надо учитывать хозяйственную деятельность современного человека, тогда они будут более достоверными.

В результате хозяйственной деятельности человека в атмосферу во все возрастающем количестве поступает углекислый газ, создающий тепличный, оранжерейный эффект; пары воды и различные термодинамически активные примеси (фреоны, фтористые, бромистые, хлористые и сернистые соединения и окислы азота). Окислы азота и фреоны вступают в химические реакции с озоном, разрушают преграду, благодаря которой существует на Земле не только человечество, но и все живое. Хорошо известно, что озоновый экран препятствует проникновению ультрафиолетового излучения, которое пагубно воздействует на живой организм. Одни термодинамически активные примеси отражают солнечную радиацию, а другие, наоборот, усиленно ее поглощают. В таком случае поток солнечной радиации, направленный к земной поверхности, сильно меняется.

Уже сейчас в крупных городах и промышленных центрах повышена тепловая радиация. В ближайшем будущем этот процесс усилится. Тепловые выбросы, в настоящее время оказывающие влияние на погоду, в будущем будут интенсивнее воздействовать на климат.

Установлено, что в земной атмосфере прогрессивно снижается количество углекислого газа. В течение всей геологической истории содержание этого газа в атмосфере довольно сильно менялось. Было время, когда углекислого газа в атмосфере было в 15-20 раз больше, чем в настоящее время. Оказалось, температуры на Земле в это время тоже были высокими. Но стоило количеству углекислоты в атмосфере снизиться, как температуры понижались. Прогрессивное снижение углекислого газа в атмосфере началось около 30 млн. лет назад и продолжается ныне. Расчеты показывают, что уменьшение атмосферной углекислоты будет происходить и в будущем.

В результате снижения количества углекислого газа произойдет новое сильнейшее похолодание, наступит оледенение. Это может случиться через несколько сотен тысяч лет.

Снижение концентрации атмосферной углекислоты будет сопровождаться постепенным сокращением продуктивности автотрофных растений и общей биомассы живых организмов на Земле. В связи с расширением площади покровных ледников в высоких широтах и возникновением внутриматериковых ледниковых центров резко сократятся ареалы животных и растений.

Мы нарисовали довольно пессимистическую картину будущего. Но мы не учитывали влияния хозяйственной деятельности человечества на климат. А оно, оказывается, настолько велико, что равноценно некоторым природным явлениям. В предстоящие десятилетия основное воздействие на климат будут оказывать, по крайней мере, три фактора: скорость роста выработки различных видов энергетики, главным образом тепловой; увеличение содержания углекислого газа в атмосфере в результате активной хозяйственной деятельности людей; изменение концентрации атмосферного аэрозоля.

В наше столетие естественная убыль атмосферной углекислоты не только была приостановлена в результате хозяйственной деятельности человечества, но в 50-е и 60-е годы начали медленно повышаться концентрации углекислого газа в атмосфере. Это было обусловлено развитием промышленности, резко возросшим количеством сжигаемого топлива, необходимого для выработки тепла и энергии. Причем количество выброшенной в атмосферу антропогенной углекислоты оказалось соизмеримым с тем количеством углекислого газа, которое выделяется из земных недр.

Значительное влияние на содержание атмосферной углекислоты и формирование климата оказывают вырубки лесных массивов, продолжающиеся во все возрастающих размерах как в тропических странах, так и в умеренном поясе, и размещение на их месте в лучшем случае сельскохозяйственных угодий.

Уменьшение площади лесных массивов приводит к двум весьма нежелательным для человечества последствиям. Во-первых, сокращается процесс переработки углекислого газа и выделение растениями свободного кислорода в атмосферу. Во-вторых, при вырубке лесов, как правило, оголяется земная поверхность, а это приводит к тому, что солнечная радиация отражается сильнее и вместо нагревания и сохранения тепла в приземной части поверхность, наборот, охлаждается.

Можно полагать, что, несмотря на значительный запас топливных ресурсов, главным образом каменного угля и горючих сланцев, их запасы в экономически развитых районах и легкодоступных глубинах постепенно истощаются. Освоение новых перспективных районов и необходимость добычи полезных ископаемых со все более значительных глубин приводят к существенному подорожанию сырья. Все эти факторы должны способствовать более широкому применению в промышленных целях ядерной, а затем и термоядерной энергии.

Значит, прогноз климата в определенной мере зависит от правильного прогноза развития тепловой энергетики? Но такой прогноз для XXI в. представляет определенную трудность. Разработано несколько сценариев использования ископаемого топлива в течение ближайших десятилетий и на их основе рассчитано образование атмосферной углекислоты. Наиболее вероятным представляется сценарий, предложенный американскими учеными К. Килингом и Р. Бекестоу. Согласно этому сценарию количество углекислого газа, выделяемого при сжигании топлива, увеличивается по сравнению с современной эпохой в несколько раз, но уже в начале XXII в. поступление углекислоты в атмосферу в результате хозяйственной деятельности человека станет убывать. Масса атмосферной углекислоты в результате сжигания ископаемого топлива в конце XXI в. достигнет 0,2 % (как известно, в настоящее время она составляет 0,033 %, а 20- 25 лет назад было 0,029 %). Предлагаемая величина концентрации углекислоты будет примерно соответствовать уровню содержания углекислого газа в эпохи существования на Земле жаркого безморозного климата.

Легко напрашивается вывод, что температурный режим на планете в XXI в. может стать таким же, каким он был в отдаленные геологические эпохи. Однако надо признать, что такое представление остается односторонним, так как учитывает изменение углекислого газа только исходя из уровня развития тепловой энергетики, но не учитывает других факторов изменения компонентов климатической системы.

Вместе с тем принципиально важным является вывод о том, что снижение достигнутых высоких уровней концентрации углекислого газа после XXI в. будет происходить довольно медленно и, следовательно, долго будут существовать благоприятные для жизнедеятельности людей климатические условия.

Для воспроизведения достоверной картины изменения углекислого газа в атмосфере необходимо учитывать не только рост тепловой энергетики, но и изменение во времени массы живого вещества, главным образом растительной и животной биоты, на суше и в океане. Ведь биота выступает в роли ведущего регулятора атмосферной углекислоты.

Как известно, частицы аэрозоля в нижней части стратосферы увеличивают отражательную способность, что приводит к снижению средних глобальных температур. При расчетах необходимо учитывать и этот аспект. Вероятность возможного возрастания аэрозоля, несмотря на все увеличивающиеся размеры промышленного производства в будущем, остается довольно небольшой. Это связано с тем, что промышленно развитые страны принимают активные меры по улавливанию и утилизации практически всех примесей, выбрасываемых в атмосферу. Борьба с загрязнением атмосферы усиливается, и в будущем вряд ли можно предполагать возрастание количества антропогенного аэрозоля в атмосфере.

Однако в существующих моделях почти не учитывается возможность крупных извержений вулканов с выбросом в атмосферу не только углекислоты, но и других газов, особенно сернистого. Несмотря на значительные порции углекислого газа, поступающего в атмосферу при извержении вулканов, температура приземной части воздуха повышается не так сильно, как ожидалось. Это обусловлено тем, что вулканическая пыль и пепел вместе с мелкими обломками отражают солнечную радиацию и создают в атмосфере эффект, обратный парниковому и снижающий температуру. Значит, если на Земле в течение ближайших десятилетий вулканическая активность и возрастет, то она, скорее, приведет к снижению средних глобальных температур, а не к их повышению.

Однако при прогнозе климата будущего надо исходить из реально существующих тенденций, вызванных хозяйственной деятельностью человека. Анализ многочисленных материалов по антропогенным факторам, воздействующим на климат, позволил советскому ученому М. И. Будыко еще в начале 70-х годов дать достаточно реалистический прогноз, согласно которому увеличивающаяся концентрация атмосферной углекислоты приведет к повышению средних температур приземной части воздуха к началу XXI в. Этот прогноз в то время был практически единственным, так как многие климатологи считали, что процесс похолодания, начавшийся в 40-е годы нынешнего столетия, будет продолжаться. Время подтвердило правильность прогноза М. И. Будыко. Еще 25 лет назад, как мы знаем, содержание углекислого газа в атмосфере составляло 0,029 %, но за прошедшие годы оно увеличилось на 0,004%. Эта, в свою очередь, привело к возрастанию средних глобальных температур почти на 0,5 °. В основном выросли температуры в высоких широтах, но они почти не изменились в тропических.

Надо признать, что, несмотря на повышение средних глобальных температур в полярных областях, какое-то время будут существовать ледниковые покровы, которые увеличивают отражательную способность. В результате интенсивной вырубки лесных массивов оголится земная поверхность, некоторые районы превратятся в полупустынные и даже в пустынные области. Это тоже будет способствовать повышению отражательной способности земной поверхности. Средняя глобальная температура приземной части воздуха будет увеличиваться неравномерно и на незначительную величину, как считается, учитывая только возрастание концентрации атмосферной углекислоты. По мнению М. И. Будыко, возрастание температур к 2025 г. ожидается примерно на 2,5-3°.

Определенное воздействие на снижение скорости роста температурного режима земной поверхности оказывают площадь гидросферы и главным образом существующая тепловая инерция Мирового океана. Возрастание температуры морских вод по сравнению с воздухом будет задерживаться. Но это будет компенсироваться дальнейшим обогреванием планеты за счет теплоты Мирового океана.

Каким образом распределятся температуры на земном шаре после повышения? Наибольшие изменения температуры приземной части воздуха будут происходить в современных арктическом и субарктическом поясах в зимний и осенний сезон. В Арктике средняя температура воздуха в зимний сезон возрастет почти на 2,5- 3°. Такое потепление в области развития морских арктических льдов приведет к их постепенной деградации. Таяние начнется в периферических частях ледникового щита и медленно будет смещаться в центральные районы. Постепенно толщина льда и площадь ледяного покрова будут уменьшаться.

Исходя из хозяйственной деятельности человечества, развития тепловой энергетики количество атмосферной углекислоты возрастет настолько, что станет примерно таким же, каким оно было в начале плиоценовой эпохи, т. е. примерно около 5 млн. лет назад. Глобальные и региональные реконструкции климата и ландшафтов, основанные на породах - индикаторах климата, по различным ископаемым остаткам растений и животных, по геохимическим особенностям горных пород этого возраста показывают, что на территории Советского Союза севернее 50° северной широты средние температуры в самое холодное время года около 5 млн. лет назад были на 10- 15° выше, а средние годовые температуры на 5-8° выше, чем в современную эпоху. На территории Кавказа и Средней Азии средние январские температуры в то время были на 5-7°, а средние годовые температуры - на 2-3° выше современных.

Каким же представляется распределение температур приземной части воздуха в XXI в.? Нулевая изотерма в первой четверти XXI в. в Европе сместится по сравнению с современной примерно на 10-15° по широте севернее, и температурные условия на северо-западе европейской части Советского Союза в первые десятилетия XXI в. станут примерно такими же, какие существуют ныне в Центральной Франции. Природные условия в Западной Сибири будут напоминать условия в нынешней Польше.

В связи с изменением температурного режима в ближайшие десятилетия должен стать другим и характер водного режима земной поверхности. Глобальное потепление на планете всего на 1° приведет к уменьшению количества осадков в значительной части степной и лесостепной зон умеренного климатического пояса примерно на 10-15 % и к увеличению примерно на такую же величину увлажненной зоны в субтропическом поясе. Причины такого глобального изменения заключаются в существенном изменении атмосферной циркуляции, которая происходит в результате уменьшения разности температур между полюсами и экватором, между океаном и континентами. В период потепления таяние льдов в горах и особенно в полярных областях вызовет повышение уровня Мирового океана. Увеличившаяся площадь зеркала водной поверхности будет оказывать сильное влияние на формирование атмосферных фронтов, облачности, увлажненности и в значительной степени повлияет на рост испаряемости с поверхности морей и океанов.

Предполагается, что в первой четверти XXI в. в тундровой зоне, которая к тому времени полностью исчезнет и заменится таежной, осадки в основном будут выпадать в виде дождей и общая сумма осадков намного превысит современные. Она достигнет величины 500-600 мм в год. Учитывая, что средние летние температуры в современной тундровой зоне повысятся до 15-20 °С, а средние зимние - до минус 5-8 °С, эти области перейдут в пояс умеренного климата. Здесь возникнут ландшафты хвойных лесов (таежная область), но не исключена возможность появления зоны смешанных лесов.

По данным М. И. Будыко, вплоть до линии Прибалтика - Северный Казахстан общее количество атмосферных осадков возрастет на 200-400 мм в год, но южнее увеличение будет не столь существенным.

При развитии потепления в Северном полушарии расширение географических или ландшафтно-климатических областей будет происходить в северном направлении. Сильно расширятся области равномерного и переменного увлажнения. Что же касается областей с недостаточным увлажнением, то смена температурного режима отразится на миграции областей пустынь и полупустынь. Увеличивающееся увлажнение в тропических и экваториальных областях вызовет постепенно сокращение пустынных и полупустынных ландшафтов. Они будут сокращаться на южных границах. Однако взамен этого произойдет расширение их к северу. Засушливые области как бы будут мигрировать к северу. Предполагается также расширение в пределах умеренного пояса лесостепных и степных областей за счет сокращения зоны широколиственных лесов.