д.
Образование постоянного ледяного покрова в Северном Ледовитом океане очень важно для климата. Он сформировался примерно 4–5 миллионов лет назад.
Как видим, произошли слишком значительные изменения, которые подвели климатическую систему к некоторому критическому порогу. За этим порогом должна была начаться существенная перестройка системы. Это показано на рис. 16. Здесь изображено изменение средней температуры у поверхности Земли в течение кайнозойской эры. Видно, что около 2–3 миллионов лет назад общее постепенное понижение температуры сменилось практически периодическими ее колебаниями. Периодичность связана с разрастанием покровных оледенений на материках северного полушария и на прилегающих к ним шельфах. Одновременно все больше и больше разрастался антарктический ледниковый покров. Кстати, нынешняя средняя температура у поверхности Земли, равная 15 °C (288К — по абсолютной шкале), является пороговой температурой при существующей сейчас климатической системе. Это надо иметь в виду, поскольку любой сдвиг по шкале температур может привести к колебательному изменению температуры и к кардинальной перестройке климатической системы, к непредсказуемому изменению климата. В то время пороговая температура была иной, но последствия ее изменения очевидны. Наступили колебательные изменения средней температуры (то есть климата).
Раньше считалось, что в этот период было всего четыре ледниковых подпериода. Но более поздние данные дают основания полагать, что их было 18. То есть 18 раз ледниковый покров максимально расширялся и затем сужался до областей вокруг полюсов.
Чтобы не было путаницы, мы еще раз подчеркнем, что не надо путать эпохи оледенения, о которых мы говорили раньше и которые длились очень долго, и ледниковые периоды, относительно (в масштабе геологического времени) короткие, которые имели место уже в нашу кайнозойскую эру.
Колебательное изменение ледникового покрова (то он разрастался, то сужался — и так 10 раз) неизменно вызывало существенные изменения климата. Климатическая система не могла не реагировать на динамику ледников, поскольку менялось количество солнечной энергии, которую усваивала Земля. Чем большая ее поверхность была покрыта льдами, там больше приходящей к Земле энергии отражалось снежным и ледовым покровом обратно в космос. Поэтому на Земле холодало. Когда ледников было меньше, больше солнечной энергии усваивала Земля и средняя температура у ее поверхности увеличивалась. Колебания температуры были весьма существенными. Это и понятно, если иметь в виду, что при максимальном расширении ледники покрывали примерно треть всей суши планеты. Колебания средней температуры в разные фазы движения ледников составляли не менее 6 °C. В умеренных широтах температура была ниже современной как минимум на 10 °C.
Самый близкий к нам ледниковый период изучен, естественно, наиболее полно — больше удалось собрать данных о нем. Ученые его называют валдайским. Ему предшествовало межледниковье. Это было примерно 125 тысяч лет назад. Тогда был теплый климат. Границы растительности по сравнению с современными были намного ближе к полюсам — в Северной Америке на 300–400 км, а в Сибири на все 600 км. Поскольку льды растаяли, то уровень Мирового океана повысился на 5–8 м. Это то, что угрожает нам сейчас. Казалось бы, что такое 5 или даже 10 м, этого можно даже не заметить. Но не тут-то было. Если не дай Бог это произойдет в наше время, то оно обернется для нас всех огромной трагедией и неисчислимыми материальными потерями. Судите сами: гавани и порты по всей Земле со всеми их постройками, техническими средствами окажутся под водой. Прибрежная линия очень существенно сместится вглубь континентов. Кроме того, будут залиты водой практически все плодородные земли. Можно уверенно сказать, что человечество это не перенесет, а те, кто перенесут это бедствие, будут совсем иными, им не позавидуешь. Так что нам есть чего бояться, тем более, что мы слишком далеко оторвались от природы и намертво зависим от технического прогресса.
Межледниковье с его теплым климатом длилось недолго. Буквально спустя пять тысяч лет после его расцвета (пика тепла) начался очередной (последний для нас) ледниковый период. Он вызвал огромные перемены. Уровень океана понизился примерно на 60 — 100 м. Это произошло потому, что замерзшая океаническая вода в виде огромного количества льдов переместилась на сушу. В Северной Америке возник Лаврентьевский, а в Европе Скандинавский ледниковые покровы. Ледниковый период не был однородным. Специалисты его делят на две части более теплым периодом. Этот теплый интервал имел место от 60 до 25 тысяч лет назад. Потеплело потому, что ледниковый покров в Северной Америке отступил к северу и востоку и отделился от Кордильерского ледяного щита на западном побережье. Ледниковый покров в Европе отступал к предгорьям в Норвегии и Швеции. Но распад ледников в этот теплый промежуток времени был отнюдь не полным, и уровень Мирового океана продолжал оставаться очень низким. Именно поэтому оголилась перемычка между Азией и Америкой, что позволяло человеку каменного века свободно перемещаться из одного континента на другой.
Последнее разрастание ледникового покрова началось 25 тысяч лет назад. В северном полушарии ледники достигли своего максимума примерно 18 тысяч лет назад. Климат на Земле в этот период стал суше, а температура воздуха над ледниковыми поверхностями была очень низкой. Над экватором она была примерно такой же, как сейчас. Пик оледенения 16 тысяч лет назад сменился фазой быстрого таяния льда. В продолжение пяти тысяч лет количество льда сократилось примерно вдвое, а восемь тысяч лет назад Скандинавский ледниковый покров исчез полностью. Спустя две тысячи лет исчез и мощный Лаврентьевский ледник в Северной Америке.
Мы говорили о северном полушарии. Но то же самое, по сути, происходило и в южном полушарии. В Южной Америке в Кордильерах образовался ледниковый щит, а в горах Австралии и Новой Зеландии образовались ледниковые шапки. Расширялся и Антарктический ледниковый щит. Граница этого щита совпадала с границей между ледниковым шельфом и глубокой частью океана.
Ученые единодушны в том, что при современном состоянии климатической системы изменения климата в глобальном масштабе зависят от ледникового покрова в Антарктиде. Это своего рода демпфер, стабилизатор. Площадь его всегда не менее десяти миллионов квадратных километров. Поэтому даже в межледниковые периоды не происходит резкого повышения температуры. Именно антарктический ледниковый покров удерживает критическую пороговую температуру воздуха почти на одном уровне. В межледниковье она увеличивается не более, чем на два градуса. Стабильность связана с тем, что в периоды расширения ледников Антарктический ледник не может себе позволить выйти за пределы своей зоны (мелководья). Открытый глубокий океан препятствует образованию ледника. Поэтому в этом смысле оба полушария оказываются не равноправными, не идентичными в смысле динамики ледников и изменения температуры. Так, когда в северном полушарии люто свирепствуют ледники, в южном полушарии все остается стабильно — сохраняется сравнительно теплая обстановка. Собственно, главным стабилизатором климата на планете является Мировой океан. Такую огромную массу воды трудно быстро нагреть, но ее так же трудно быстро охладить. В этом и состоит суть стабилизации. В южном полушарии более стабильный климат потому, что большую его часть занимает Мировой океан, играющий роль стабилизатора.
В природе все устроено очень мудро: жизнь содержит в себе смерть, а смерть содержит в себе жизнь. Можно думать, что раз ледник стал расширяться, то так может продолжаться до бесконечности, поскольку отражательная способность увеличивается, а температура при этом должна падать. Но до каких пор? Кто остановит этот процесс? Его остановит атмосфера, движение атмосферного воздуха. Дело в том, что над ледниковым покровом создаются условия для формирования области высокого давления, то есть антициклона. Этот воздушный вихрь с высоким атмосферным давлением препятствует проникновению сюда циклонов, которые несут осадки. Так ледник лишается существенной подпитки в виде осадков. Поэтому он перестает расти, расширяться. Более того, он постепенно начинает распадаться, поскольку таяние льда не восполняется его притоком из центральной части ледника. Так все регулируется естественным путем.
Мы не будем рассматривать многочисленные гипотезы объяснения наступления ледниковых периодов. Все они любопытны с точки зрения того, насколько все взаимосвязанно. Можно дернуть за одну из множества ниточек — и начнется образование ледников. Один Бог знает, за что можно дергать, а за что нельзя. Во всяком случае, современный человек об этом и вовсе не задумывается и дергает за все, что ему взбредет в голову. Но это до поры до времени. В природе как аукнется, так и откликнется. Рано или поздно отклик обязательно последует. В чем он будет состоять — вот вопрос.
Что же касается образования ледников, то самый простой механизм следующий. В данном районе снежные зимы несколько лет следуют одна за другой. Бывает же такое. В результате при холодных летних условиях на плато и в равнинах формируются поля снега, который не успевает растаять летом и поэтому существует круглый год. Снежный покров увеличивает отражение солнечной энергии обратно в космос, поэтому температура должна в конце концов понижаться. Это начало. А дальше образование ледника будет само себя подстегивать, пока его не остановит образовавшийся над центральной частью ледника антициклон. Как видите, гигантские изменения в природе могут начаться (и начинаются) с очень незначительных изменений, которые нам кажутся случайными. Но в природе ничего случайного нет.
Для образования ледника (ледников) в самом начале должно произойти хотя бы незначительное понижение температуры. Дальше все пойдет само собой. Ученые считают, что в северном полушарии в любое время может произойти перестройка атмосферной циркуляции только потому, что эта циркуляция неустойчива. Если это произойдет (а при неустановившейся циркуляции атмосферного воздуха это может произойти в любое время), то над северной Атлантикой будет удерживаться холодный воздух. В результате зимний сезон удлинится, и выпадет большое количество осадков в виде сне