Николай Ясаманов - Популярная палеогеография

Существенные поправки в формировании современного климата вносит прогрессивная хозяйственная деятельность человека, которая коренным образом изменила биосферу Земли. Человечество не только активно влияет на развитие и расселение той или иной популяции животных и растений, но и в значительной мере преобразует природную среду.

Природные события различного ранга геологического прошлого Земли нашли свое воплощение не только в образовании возрастных, генетически неоднородных отложений и структур, но и в становлении современной географической оболочки нашей планеты. Земная поверхность под воздействием атмосферы и гидросферы, глобальных перемещений жестких литосферы, морских трансгрессий или регрессий и других факторов существенно видоизменяла свой облик. Особенно сильные изменения на протяжении длительной истории развития Земли происходили с климатом нашей планеты. В связи с необходимостью прогнозов климата ближайшего и будущего попробуем выяснить причины этих климатических изменений.

В истории климата Земли намечаются разномасштабные периодические колебания. Одни из них измеряются десятками миллионов лет, другие — десятилетиями, и в каждом таком изменении имеются свои причинно-следственные связи.

Не вызывает сомнения, что такие изменчивые космические факторы, как яркость Солнца и угол наклона земной оси, форма земной орбиты и скорость вращения Земли прямо или косвенно оказывали воздействие на климат Земли и изменяли его. Более подробно остановимся на возможном влиянии на климат геолого-географических причин. Приходно-расходный баланс тепла и влагообмена на земной поверхности осуществляется через атмосферу, океан, биосферу и литосферу. Атмосфера ответственна за изменчивость погоды и климата от нескольких часов до столетий, гидросфера — от десятилетий до тысячелетий, а биосфера и литосфера изменяют климат с еще большей периодичностью.

На глобальный климат Земли оказывают большое влияние не только морские трансгрессии и регрессии, но и особенно положение литосферных плит. Увеличение площади морей и океанов приводит к господству на Земле влажного и теплого климата, а при регрессии, обычно сопровождаемой повышением гипсометрического положения суши и возникновением расчлененного рельефа, усиливается контрастность в распределении температур и влажности. Но максимальное воздействие на климат Земли оказывало положение материков — их дрейф. В те времена, когда в приполярных районах находилась материковая суша, на Земле наступали оледенения, сильно изменялась циркуляция воздушных масс и морских течений. Такие крупные оледенения происходили в позднеордовикское и позднекарбоновое время, когда вблизи Южного полюса оказывалась суша Гондваны. В то же время, когда на обоих полюсах Земли располагались океаны или даже мелководные эпиконтинентальные моря, климат на Земле был теплым. Эту закономерность можно объяснить тем, что отражающая способность (альбедо) водной поверхности намного ниже, чем у суши. Вода не только поглощала солнечные лучи, но и, обладая большой теплоемкостью, как бы обогревала нашу планету. Таким образом материковая суша играла роль глобального холодильника.

Установлено, что в распределении тепла и влаги на земной поверхности немаловажную роль играют прозрачность атмосферы и содержание в ней углекислого газа (СО 2) и паров воды. Содержание СО 2в атмосфере на протяжении последних 100 млн. лет неуклонно падало, но уменьшение ресурсов углекислоты происходило весьма неравномерно. В отдельные периоды количество СО 2было близким к современному, а в другие — возрастало почти в 10–15 раз. Так, например в кембрии, девоне, раннем карбоне содержание углекислоты превышало 0,4 %, а в конце ордовика и в позднем карбоне составляло всего 0,05 %.

При сравнении характера изменения значений среднеглобальных температур с кривой изменения содержания СО 2в атмосфере выясняется их почти полное единообразие. Эпохи с высоким содержанием атмосферной углекислоты характеризовались существованием высокого термического режима, и наоборот. Колебания ресурсов СО 2в атмосфере определялись тектонической и магматической активностью Земли и регламентировались развитием биосферы. Усиленный приток СО 2в атмосферу был связан с интенсивной вулканической деятельностью и хорошо увязывался с возникновением и ростом крупнейших рифтовых структур и активными перемещениями литосферы. Большой объем карбонатонакопления и увеличение продуктивности растений привели к усиленному расходу атмосферной углекислоты.

Если относительно причины возникновения палеозойских оледенений мы можем судить благодаря неопровержимым геологическим данным, то что же привело к возникновению и развитию четвертичного оледенения? Похолодание, случившееся во второй половине олигоценовой эпохи, и появление первых ледников в Восточной Антарктиде были результатом сильного уменьшения количества атмосферной углекислоты, возникновением пролива Дрейка и образованием широкого пролива между Антарктидой и Австралией, благодаря которым было сформировано крупнейшее течение Западных Ветров. Это циркумантарктическое течение наряду с понижением температур в глобальном масштабе привело к возникновению мощного ледяного покрова Антарктиды.

В дальнейшем похолодание охватило северное полушарие и кроме уменьшения содержания атмосферной углекислоты развитию ледяного покрова в Арктике благоприятствовала сильная морская регрессия. В конце плиоценового времени почти вся площадь современного шельфа Арктики представляла собой низменную сушу и, следовательно, высокое альбедо в полярных широтах наряду с другими факторами было одной из важнейших причин развития оледенения.

Одной из главных причин непредвиденного возрастания среднеглобальных температур в конце 60-х годов XX в. является резкое возрастание количества углекислого газа в атмосфере.

В свою очередь такой подход к рассмотрению причинно-следственных связей климата с атмосферой создает реальные предпосылки для правильного прогноза климата будущего.

В последние годы была установлена определенная закономерность между глобальными температурами земной поверхности и концентрацией СО 2в атмосфере. В течение кайнозоя происходило неуклонное снижение ресурсов СО 2в атмосфере и этот процесс ускорился в конце неогена, когда общая масса углекислого газа достигла наименьших значений за всю историю Земли. Под влиянием естественного убывания содержания СО 2климат изменялся с периодичностью более ста тысяч лет. Этому способствовали гипсометрическое положение суши, морские регрессии, мощность растительного покрова, соотношение площадей суши и водной поверхности и т. д.