29 мая 2024, среда, 21:58
TelegramVK.comTwitterYouTubeЯндекс.ДзенОдноклассники

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

Что случилось с климатом

Полит.ру знакомит читателей с книгами, вошедшими в длинный список претендентов на премию «Просветитель» 2023 года. В него были отобраны двадцать книг из более чем 130, выдвинутых различными издательствами. Короткий список премии «Просветитель» будет объявлен до конца сентября.

Издательство «Пальсен» представлено книгой Рамиза Алиева «Что случилось с климатом».

В 2021 году в Глазго состоялась конференция ООН по климату. Уровень события, собравшего более 120 глав государств и правительств, подтверждает важность климатической проблемы для каждого жителя Земли. Дискуссии о климате становятся всё более жаркими, и кажется, что разобраться в теме уже невозможно. Насколько в действительности велико наше влияние на климат планеты, какое место оно занимает среди других факторов, как и почему менялся климат в прошлом и чего нам ждать в будущем? Автору удалось сложные, стоящие на стыке наук понятия и теории изменения климата изложить популярно: для этого каждая глава книги содержит, кроме основного текста, три важных содержательных дополнения: введение в элементы климатической науки, основные понятия и весьма захватывающие истории про климат.

Предлагаем прочитать фрагмент книги.

 

Колебания тысячелетнего масштаба

Слышать, как рождаются айсберги, как рождаются вот те громадные голубые ледяные горы, которые идут, чтобы убивать и умирать, по свинцовым водам и волнам Арктики: это слышать гордо!
Борис Пильняк. Заволочье

В 1960-х годах датчанин Уильям Дансгор получил результаты анализа первого гренландского ледового керна (Dansgaard et al., 1969). Из распределения тяжелого кислорода 18O следовало, что климат Гренландии во время последнего оледенения был гораздо менее стабильным, чем в голоцене, и более двадцати раз быстро и резко переходил от холодного к более теплому, затем плавно возвращался в прежнее состояние (рис. 2.16). Амплитуда колебаний температуры составляла 8–16 °С, то есть примерно в два раза меньше, чем разница между температурными условиями в настоящее время и в максимум оледенения (см. рис. 2.16).

По словам климатолога Уоллеса Броккера, этого парадокса тогда никто не заметил (Broecker, 2010):

«Самое удивительное, что, когда в 1972 году Дансгор впервые представил эти результаты климатологам, собравшимся в Йеле, никто не вскочил и не закричал: “Что за черт? Откуда эти резкие скачки?” Его сообщение встретили с видимой скукой. И я был утомлен этим докладом, как и другие слушатели. Потом я часто задавался вопросом: почему же никто тогда не проявил интереса?»

Результат был действительно крайне неожиданным. Выходит, климатическая система ледникового периода могла существовать в двух различных режимах, и переключение между ними проходило очень быстро — возможно, всего лишь за несколько лет (Rabassa, Ponce, 2016). Эти загадочные колебания назвали осцилляциями Дансгора — Эшгера (DO) в честь их первооткрывателей Уильяма Дансгора и швейцарца Ганса Эшгера. При этом менялся также объем ледяных шапок, но не слишком сильно: уровень моря колебался в пределах 10 м. В холодные периоды также увеличивалось количество пыли в ледниках. Среднее время между событиями составляло 1,5 тыс. лет.

 

Рис. 2.16. Реконструкция температуры за последние 50 тыс. лет в Центральной Гренландии, в керне GISP 2 (Alley, 2000). Подписаны: событие 8,2 K (о нем речь пойдет в следующих главах), поздний дриас (YD), пронумерованы теплые фазы осцилляций DO. Перепад температуры между современными условиями в Гренландии и поздним дриасом соответствует примерно 15 °C. Можно отметить следующие особенности: огромный размах осцилляций DO; отсутствие резких колебаний климата во время максимума оледенения; стабильность условий голоцена. Масштаб события 8,2 K на этой иллюстрации несколько сглажен из-за больших промежутков между точками (около 20 лет)

Следующее открытие сделал немецкий морской геолог Хартмут Хайнрих в 1988 г. Он обнаружил в донных отложениях Северной Атлантики, на широте 40–55 градусов, шесть выраженных слоев, содержащих крупный обломочный материал, резко отличающийся по составу от остального осадка. Это были обломки, принесенные айсбергами (рис. 2.17), — значит, несколько раз в течение последнего оледенения случались сильные похолодания, и айсберги, отколовшиеся от северных ледяных шапок, проникали далеко на юг. Эти события называют событиями Хайнриха.

Во время последнего оледенения насчитывается шесть событий Хайнриха— 17, 22, 29, 39, 45 и 61 тыс. лет назад. Они происходили в то время, когда климат в Гренландии становился холодным, сухим и ветреным, то есть во время холодных фаз событий DO. Но событий DO существенно больше, и события Хайнриха соответствуют лишь некоторым из них. Остальным событиям DO также предшествовало образование айсбергов, но они не проникали так далеко на юг и оставили след в виде обломочного материала лишь в донных отложениях Норвежского моря (Elliot et al., 2001). Происхождение айсбергов можно установить по возрасту и минеральному составу обломочного материала. В случае событий Хайнриха фрагменты откалывались от Лаврентийского щита и, прежде чем растаять, проплывали до 3 тыс. км. В других случаях источником айсбергов был Скандинавский ледниковый щит. События Хайнриха и осцилляции DO часто обобщенно называют колебаниями тысячелетнего масштаба. События Хайнриха можно рассматривать как наиболее сильные из таких колебаний.

 

Рис. 2.17. Положение пояса обломочного материала (Rasmussen et al., 2016)

Проявления тысячелетних колебаний не ограничивались Северной Атлантикой, они затрагивали даже Южное полушарие. Внутритропическая зона конвергенции во время холодных фаз сдвигалась на юг, климат в тропической зоне Северного полушария становился суше и холоднее, а в Австралии и Южной Америке, наоборот, влажнее (Naafs et al., 2013).

В ледяных кернах из Антарктики осцилляции выражены гораздо слабее. Определить точный возраст антарктических льдов непросто. Но, к счастью, ледяные архивы Антарктики удалось синхронизировать с гренландскими благодаря захваченному в пузырьках воздуха метану — очевидно, что газовый состав атмосферы менялся синхронно в обоих полушариях. Оказалось, что в Антарктике теплело, когда в Гренландии холодало, и наоборот (Barbante et al., 2006; Blunier et al., 1998). Это явление получило название биполярных качелей.

Тысячелетние осцилляции по сей день остаются одной из загадок климатологии. Если свести воедино известную нам информацию, выходит, что тысячелетние осцилляции:

— происходят только во время оледенений;

— наступают и заканчиваются резко, имеют большую амплитуду;

— проявляются гораздо сильнее в Северном полушарии;

— связаны с образованием айсбергов;

— противоположны по фазе в Северном и Южном полушарии;

— не имеют выраженной периодичности; не связаны ни с солнечной активностью, ни с циклами Миланковича.

Эти факты говорят о том, что разгадку надо искать на краях ледниковых шапок Северного полушария.

Согласно одной из гипотез, резкие колебания климата связаны с нестабильностью краев ледника, переросшего оптимальный размер.

Неустойчивость могла возникать из-за прогиба подстилающих пород или за счет тепла, поступающего из недр Земли. Ледник переставал плотно прилегать к коренным породам, в результате его края периодически обламывались, и от него откалывались айсберги. Оказавшись на 40–55° с. ш. в Атлантике, они таяли, образуя пояс обломочного материала в донных отложениях. Поверхностные воды становились менее солеными и переставали опускаться на глубину. Из-за этого глобальный океанический конвейер замедлялся или даже вовсе останавливался (Lynch-Stieglitz, 2017). Кроме того, пресная вода на поверхности океана замерзала, морские льды разрастались, и включалась положительная обратная связь лед — альбедо. В этой теории триггером служат процессы внутри ледяных шапок. Считается, что именно они переключали режим работы океанического конвейера.

Согласно другой версии, предложенной Уоллесом Броккером (Broecker et al., 1990), осцилляции DO связаны с изменениями солености поверхностных вод в Северной Атлантике. Когда конвейер работает более интенсивно, теплые воды поступают в Северную Атлантику и вызывают таяние льдов. Поверхностные воды распресняются, и конвейер замедляется. Следовательно, льды перестают таять, соленость растет, и система возвращается в исходное состояние. Броккер назвал это явление соляным осциллятором. Гипотеза соляного осциллятора позволяет объяснить, почему климат Гренландии и Антарктики менялся в противофазе. Когда перенос теплых вод в Северную Атлантику замедлялся, Южная Атлантика теплела. Океанический конвейер является связующим звеном между полушариями, поэтому изменения в Северной Атлантике эхом отзывались в Антарктиде.

Согласно еще одной гипотезе причины осцилляций DO кроются в атмосфере и связаны с колебаниями ветрового поля. В ледниковые эпохи многокилометровая толща льда, покрывавшая Северную Америку и Скандинавию, меняла траектории струйных течений над Северным полушарием.

Не стоит считать резкие колебания климата (DO и события Хайнриха) давней историей, не имеющей к нам отношения. Эти события происходили во время последнего оледенения, то есть в то самое время, когда Homo sapiens расселялись по планете.

Расселение Homo sapiens совпадает с периодом исчезновения неандертальцев, которые жили на периферии плейстоценового мира. Почему они исчезли, остается загадкой. Возможно, дело в том, что их время пришлось на резкие климатические изменения последней ледниковой эпохи. В Европе они полностью исчезли около 40 тыс. лет назад, что совпадает с событием Хайнриха H4 (Bradtmöller et al., 2012).

Анализ сталагмитов из пещер в Карпатах показал, что периоды 44,3–43,3 тыс. и 40,8–40,2 тыс. лет назад отличались холодным и сухим климатом. Этим же периодам соответствуют стерильные (то есть не содержащие следов жизни человека) слои (Staubwasser et al., 2018).

Основная волна расселения Homo sapiens из Африки согласуется также с теплыми фазами осцилляций DO. Этот период соответствует влажному климату в Северной Африке (55–49 тыс. л. н.). Дальнейшее продвижение в Европу стало возможно после завершения события Хайнриха H5 и наступления теплого промежутка примерно 47 тыс. лет назад (Müller et al., 2011).

 

Рис. 2.18. Соотношение Ca/Sr в колонке донных отложений IODP U1308, отобранной в Северной Атлантике примерно на 50° с. ш. На нижнем, более детальном графике видны события H1, H2, H4, H5, но нет событий H3 и H6. Возможно, это связано с тем, что во время событий H3 и H6 айсберги происходили не из области Гудзонова пролива, а из Гренландии и европейских ледников (Hodell et al., 2008)

Итак, климат многократно и резко менялся в течение последнего оледенения. Возникает вопрос: а происходило ли что-то подобное в прежние ледниковые эпохи?

В качестве чувствительного индикатора, позволяющего выявить события Хайнриха, можно использовать соотношение Ca/Sr в донных отложениях. Пропорция этих элементов в карбонатных скелетах морских организмов более-менее постоянна. Во время событий Хайнриха доля терригенного материала растет, а биогенного, богатого стронцием, уменьшается. Исследования донных отложений Северной Атлантики показали (рис. 2.18), что события Хайнриха случались и раньше, по крайней мере после среднеплейстоценового перехода, когда климатическая система перешла к 100-тысячелетним колебаниям и значительно вырос размер ледников Северного полушария (Hodell et al., 2008).

2.7. Поздний дриас

Во время последней ледниковой эпохи льды достигли своих максимальных размеров примерно 25–20 тыс. лет назад и затем начали отступать. Переход от ледниковых условий к теплому голоцену происходил неравномерно. Реконструкции палеотемпературы, полученные из ледников Гренландии (см. рис. 2.16), показывают, что примерно 12 900 лет назад, когда льды Северного полушария интенсивно таяли, а климат уже приближался к современному, произошло кратковременное возвращение к ледниковым условиям. Этот холодный период называется поздним дриасом, потому что впервые был выявлен по продвижению из Арктики в Европу светло-желтого холодолюбивого цветка Dryas octopetala. Поздний дриас — самое масштабное из всех резких изменений климата последней ледниковой эпохи, по своим проявлениям во многом сходное с событиями Хайнриха и осцилляциями DO. Он проявлялся наиболее сильно в Северо-Атлантическом регионе — в Европе, Гренландии и на северо-востоке Америки. В Европе температура местами была на 8 °C ниже современной. Однако проявления позднего дриаса, так же как и осцилляций DO и событий Хайнриха, можно проследить по всей планете. Но в отличие от последних похолодание позднего дриаса произошло синхронно в обоих полушариях. Оно наступило быстро и продолжалось около 1200 лет. Его следует рассматривать скорее как аномалию, а не как событие, характерное для окончания каждого ледникового цикла.

Поздний дриас часто связывают с таянием Лаврентийского ледникового щита, покрывавшего почти всю территорию нынешней Канады и север США. Когда ледник стал отступать, талые воды скопились в расположенном южнее ледниковом озере Агассис. Поначалу они стекали в сторону Мексиканского залива по руслу Миссисипи, чему есть доказательства: изотопный состав кислорода в донных отложениях Мексиканского залива отражает поступление «легкой» ледниковой воды. Затем, примерно 13 тыс. лет назад, сигнал резко исчез. Предполагается, что воды озера Агассис с этого момента нашли другой путь и прорвались в Северную Атлантику. Холодные пресные воды скопились на поверхности океана и стали препятствовать формированию глубинных водных масс. Это привело к ослаблению меридиональной атлантической циркуляции — ключевого звена океанического конвейера, выполняющего роль глобальной системы отопления. Косвенным подтверждением этого является небольшое потепление в то время в Антарктиде. Однако донные отложения Северной Атлантики не содержат соответствующих доказательств. Зато совсем недавно появились факты, подтверждающие альтернативную версию событий. Оказалось, что во время позднего дриаса резко увеличился сток талых вод в Арктику, в море Бофорта (Keigwin et al., 2018). Возможно, пресные воды двигались на север вдоль Канадского архипелага, а затем через пролив Фрама в северные моря.

В последние годы все больше фактов свидетельствует о том, что причиной резкого похолодания 12,9 тыс. лет назад стало столкновение с небесным телом. Об импактной теории позднего дриаса будет рассказано в главе 5.

Ранее в рубрике «Медленное чтение» были представлены следующие книги, вошедшие в длинный список премии «Просветитель»:

Михаил Велижев. Чаадаевское дело: идеология, риторика и государственная власть в николаевской России. М.: Новое литературное обозрение, 2022.

Андрей Горохов. Визуальный клей. М., Екатеринбург: Кабинетный ученый, 2023.

Александра Горяшко. Дикая птица и культурный человек. Гага обыкновенная и человек разумный: четырнадцать веков взаимоотношений. СПб.: Типография «ЛД-Принт», 2020.

Игорь Лисов. Разведчики внешних планет: Путешествие «Пионеров» и «Вояджеров» от Земли до Нептуна и далее. М.: Альпина нон-фикшн, 2022.

Александр Можаев. Великий посад Москвы. Подлинная история Китай-города. М.: Бомбора, 2022.

Антон Нелихов. Динозавры России: Прошлое, настоящее, будущее. М.: Альпина нон-фикшн, 2022.

Наталия Осояну. Румынские мифы. От вырколаков и фараонок до Мумы Пэдурий и Дракулы. М.: Манн, Иванов и Фербер, 2023.

Надежда Плунгян. Рождение советской женщины. Работница, крестьянка, летчица, «бывшая» и другие в искусстве 1917–1939 годов. М.: Музей современного искусства «Гараж», 2022.

Сергей Самойленко. Вероятности и неприятности. Математика повседневной жизни. М.: Манн, Иванов и Фербер, 2022.

Олег Хлевнюк. Корпорация самозванцев. Теневая экономика и коррупция в сталинском СССР. М.: Новое литературное обозрение, 2023.

Елена Хохлова. Главное в истории искусства Кореи. Ключевые произведения, темы, имена, техники. — М.: Манн, Иванов и Фербер, 2023.

Олег Шумаков. Королевство Камбоджа. Затянувшееся путешествие зоолога. М.: Фитон XXI, 2021.

Сергей Шумский. Воспитание машин: Новая история разума. М.: Альпина нон-фикшн, 2021.

Тамара Эйдельман. Право на жизнь. История смертной казни. М.: Альпина нон-фикшн, 2023.

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
VK.com Twitter Telegram YouTube Яндекс.Дзен Одноклассники
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2024.