Отправлено: 05.03.07 09:00. Заголовок: 5. Как менялся климат за время существования Земли. Скорость изменений и уникальность нынешних.

5. Как менялся климат за время существования Земли. Скорость изменений и уникальность настоящего момента.

Изменения климата Земли в исторической перспективе.

Со времени формирования Земли из протопланетного облака происходили сильные изменения в температурном режиме ее поверхности. После того, как почти прекратились бомбардировки Земли кусками протопланетного вещества, распалась большая часть радиоактивных изотопов элементов, уменьшилась диссипация энергии приливов (благодаря отодвиганию Луны), и произошла значительная гравитационная дифференциация земного вещества, эти источники тепла стали слишком слабы, и основными факторами, влияющими на температуру всей поверхности Земли в целом, остались только поток солнечной энергии, поступающей к Земле, а также условия прохождения его и переизлученного потока через атмосферу. Т.е. основными факторами остались только солнечная светимость, пропускание земной атмосферой солнечного излучения, а также парниковый эффект.

Если посмотреть, как менялись солнечная светимость и парниковый эффект за всю историю Земли, то окажется, что солнечная светимость и парниковый эффект изменялись разнонаправлено – солнечная светимость постепенно росла, а парниковый эффект в целом уменьшался (хотя у него наблюдались и колебания на более коротких промежутках времени). Эти разнонаправленные процессы, после того, как основная роль в формировании термического режима поверхности Земли перешла именно к ним, позволили удерживать температуры на поверхности Земли в относительно узком коридоре, в котором возможна биологическая жизнь.

В начальный момент существования Земли, около 4,5 млрд. лет назад, солнечная светимость составляла примерно 1/3 часть от нынешней величины – это связано с тем, что хоть звезда типа Солнца в стабильной фазе своего существования почти не меняется, некоторые медленные изменения все же происходят – водород в ядре постепенно выгорает, и это приводит к очень медленному, но все таки заметному постепенному росту светимости. Парниковый же эффект на начальных этапах существования Земли был очень мощным – значительный нагрев Земли в это время за счет выпадения протопланетных обломков, высокой радиоактивности, и прочих указанных в начале главы причин, вызывал мощную дегазацию земных недр, поток углекислого и других парниковых газов в атмосферу был высок, а эффективных путей вывода их из атмосферы еще не было.



Рис. Изменение средней глобальной температуры поверхности Земли, содержания углекислого газа и кислорода в атмосфере Земли, с архея по настоящее время, в самом грубом приближении

Если в катархее большая часть земной поверхности была расплавлена (особенно значимую роль тут вероятно играла кинетическая энергия соударения с выпадающими на поверхность кусками протопланетного вещества), то в первой половине архея температуры на поверхности уже опустились до уровня примерно 150 градусов Цельсия и даже ниже, что в условиях мощной атмосферы с высоким давлением, позволило начать конденсироваться водяным парам. Наличие жидкой воды включило механизмы геохимического, неорганического механизма вывода углекислого газа из атмосферы. В это время температура опустилась примерно до 70-90 °С, и сохранялась на таком уровне почти до конца архея. К концу архея, примерно около 2,5 млрд. лет назад значительно уменьшилась тектоническая активность, что уменьшило дегазацию недр. Ускорился и вывод углекислого газа из атмосферы. В результате всего за сотню-полторы миллионов лет основные запасы углекислого газа были выведены из атмосферы, наступило первое в истории земли мощное оледенение, известное как гуронское. Оно продолжалось более сотни миллионов лет, и средняя температуры на поверхности Земли на уровне моря в это время составляла менее 10 °С. В дальнейшем все же произошло некоторое накопление углекислого газа в атмосфере, и температуры повысились, хотя так и не достигли архейских значений. Средние температуры большей части протерозоя составляли около 35-40 °С, как показывают исследования. Однако к концу протерозоя на процессы вывода углекислого газа из атмосферы начал влиять новый мощный фактор.

В период примерно 900-600 млн. лет назад, на Земле вновь прошла череда сильнейших оледенений. Похоже они были вызваны широким распространением к тому времени живых организмов, способных к фотосинтезу, причем в условиях, очень хороших для захоронения органики (отсутствие кислорода на океанических глубинах) и вывода углекислого газа из атмосферы на длительный срок. Периодическое чередование таких оледенений была вызвана, вероятно, изъятием очень больших объемов углекислого газа из атмосферы биотой, похолоданием и оледенением, и в конце гибелью большей части биомассы, что приводило к сильному сокращению вывода углекислого газа из атмосферы, его накоплению в атмосфере вновь, и опять к потеплению и возрождению жизни.

Но началу фанерозоя, около 600 млн. лет назад, в атмосфере накопилось уже очень много кислорода, кроме того, вода океанических глубин также насыщалась кислородом, благодаря совокупности биологических, так и геохимических факторов. В результате заработали и механизмы, эффективно возвращающие часть захороняемого углерода из органики обратно в атмосферу в виде углекислого газа. Т.е. эффектитвно заработали и процессы окисления захороняемой органики. Благодаря этому, мощные колебания содержания углекислого газа в атмосфере, и соответственно парникового эффекта, поуменьшились, и климатическая система стала стабильнее.



Рис. а) Изменение содержания углекислого газа в атмосфере (в количествах, кратных современной концентрации), средней глобальной температуры, средней температуры тропических широт, а также величины оледенения начиная от начала фанерозоя (ок. 600 млн. лет назад) и до настоящего времени (Crowley, T.J. and Berner, R.A., 2001, CO2 and climate change, Science 292: 870-872); б) сглаженные данные изменения температуры от докембрийских эпох до наших дней, с указанием конкретного температурного корридора.

Итак, начиная с фанерозоя, изменения средней глобальной температуры в целом стали относительно небольшими, до 10-15 градусов. В основном, это была более теплая эпоха, по сравнению с современностью, хотя за это время и произошли три оледенения, не достигшие однако, масштаба оледенений протерозоя. Это оледенения на границе верхнего ордовика-нижнего силура (460-420 млн. лет назад), слабое оледенение верхнего девона (370-355 млн. лет назад), и наиболее мощное среди них, пермо-карбоновое (350-230 млн. лет назад), начавшеес в каменноугольном периоде. Связывают их с усилением вывода из атмосферы углекислого газа, с возраставшим в эти периоды потоком захоронения углерода (что отражено даже в названии каменноугольного периода). Кроме того, возможно на колебания климата с приблизительными периодами в 150-250 млн. лет (а именно столько проходит между великими длительными оледенениями) влияет накопление захороненого углерода в предыдущие эпохи. Благодаря движению океанической коры и явлению постоянного подныривания и задвига одних плит под другие (субдукция), происходит модуляция выброса вулканами углекислого газа и метана в атмосферу, запасами углерода накопленного на океаническом дне в предыдущие эпохи.

После продолжительной, почти постоянно теплой мезозойской эры, температура опять начала постепенно падать. Падало и содержание углекислого газа в атмосфере – в начале кайнозоя оно было примерно в пять раз больше, чем в современную эпоху.



Рис. Изменение средней глобальной температуры в течение кайнозойской эры, за последние 65 млн. лет.

Описывая изменения климата в относительно холодные эпохи, необходимо особо выделить одно особо важное обстоятельство. После того, как общее понижение температуры достигало такой величины, что в районе полюсов температура опускалась довольно близко к 0 °С, к точке замерзания воды, на климат Земли начинали влиять очень сильно многие факторы, которые в теплые эпохи были малозаметны. Это происходит потому, что тогда даже малого влияния достаточно, чтобы в полярных районах начинали формироваться ледяные шапки, а значит, чтобы и возникала заметная обратная связь между небольшим первоначальным похолоданием, и ростом альбедо, что приводит к дальнейшему, уже большему похолоданию. Так во второй половине эоцена благодаря тому, что ранее вплотную прижатая к Антарктиде Австралия оторвалась от последней, и начала дрейфовать в строну экватора, вокруг Антарктиды начало формироваться широтное циркумполярное течение, которое стало препятствием для притока к Антарктиде теплых вод, идущих от экватора, и это послужило толчком к началу формирования ледяного щита Антарктиды. В дальнейшем, уже в миоцене, после того, как и Южная Америка отодвинулась от Антарктиды, это широтное течение замкнулось, сформировалось окончательно, и полностью преградило доступ тепла, переносимого океаном, к Антарктиде. В результате, при том что продолжалось и снижение парникового эффекта, и сформировался столь мощный ледяной щит в Антарктиде.

Заметно было и влияние на климат горообразования, повлиявшее уже на атмосферную циркуляцию и перенос атмосферой тепла от экватора к полюсам. Это относиться прежде всего к горообразованию в Евразии, в которой на протяжении кайнозоя сформировался значительный горный пояс, от Пиренеев до Гималаев, что привело к ухудшению переноса атмосферой тепла и влаги в сторону Северного полюса.

Кроме того, сильно стали влиять на климат и циклы Миланковича – периодические изменения параметров земной орбиты, с периодами 23, 41 и 100 тыс. лет. Эти циклы определяют изменения количества солнечной энергии, получаемой различными широтными зонами Земли в отдельные сезоны. Если в теплые эпохи их влияние не превышало 1 градуса, то в холодные, после образования хотя бы небольшого ледяного покрова, их влияние на среднепланетарную температуру начинало возрастать, и в конце концов возрастало в несколько раз.

Это происходило прежде всего потому, что возникали сильные обратные связи между изменением температуры, площадью оледенения (а значит и величиной альбедо) и содержанием водяного пара в атмосфере над оледенением (который является основным парниковым газом и вымораживается над ледяным покровом, а ведь современный парниковый эффект от водяного пара превышает целых 20 градусов!).

Кстати, наличие таких обратных связей и сильное влияние ледяного покрова на местный климат приводит к тому, что изменения температуры в высоких широтах (если там есть оледенение), намного превышает изменение температуры в теплых приэкваториальных широтах (понятно, что при этом сильно растет и общая разница температур между экватором и полюсом). К примеру, при переходе между ледниковым периодом и относительным межледниковьем (типа нынешнего), средняя температура теплых областей, где отсутствовал ледяной покров, менялась всего на 1-2 градуса Цельсия, а изменения в полярных областях были около 10 градусов и выше (колебания в Северном полушарии были выше чем в Южном, в связи с тем, что происходили еще сильные изменения в океанической циркуляции – прежде всего в течении Гольфстрим). А при глобальном переходе от состояния с практически полным отсутсвием льда к состоянию ледниковой эпохи (наподобие ледниковых периодов четвертичного периода) изменения температуры в полярных областях были еще значительнее, составляя уже несколько десятков градусов.



Рис. В теплые эпохи, наподобие мезозоя, градиент температуры между экватором и полюсом составлял около 15-20 градусов. В холодные эпохи, наподобие современной, когда возникало оледенение (сначала в приполярных регионах, распространяясь в сторону низких широт со временем), температура в приполярных регионах опускалась значительно сильнее чем на экваторе, на несколько десятков градусов, в то время как на экваторе изменения составляли всего несколько градусов. Градиент температуры между экватором и полюсами увеличивался при этом до 40-60 градусов.

Как видно из рисунка ниже, за последние 5 млн. лет при постепенном снижении температуры сильно росло влияние миланковических циклов (на данном рисунке хорошо видны 100-тысячелетние и наложенные на них 41-тысячелетние циклы), благодаря чему при общем снижении температуры росла амплитуда ее колебаний.



Рис. Изменение температуры за последние 5 млн. лет по данным изотопного анализа органических карбонатов. Температурные колебания даны в эквиваленте колебаний температуры в приполярных областях (т.е. заметно более резких чем в среднем по планете)

Наиболее точно известны температуры (прежде всего высоких широт) и содержание углекислого газа и метана в атмосфере за последние несколько сотен тысяч лет. Это связано с тем, что есть возможность прямого измерения содержания указанных газов в пробах льда, взятого из ледяных щитов Антарктики и Арктики; кроме того, измерение температуры изотопным методом, благодаря доступу к древнему льду, позволяет проверять и подтверждать данные изотопного анализа, получаемые по карбонатным отложениям.



Рис. Изменение температуры и содержания некоторых парниковых газов за последние 160 тыс. лет по данным ледяных кернов.

На рисунке выше показано изменение температуры и содержания углекислого газа за последние 160 тыс. лет. При этом изменение температуры хорошо отображает миланковические циклы (даже видны 20-тысячилетние циклы). Хорошо видно и почти синхронное изменение содержания углекислого газа и температуры. Вместе с тем отмечается, что при переходе от холодной эпохи к более теплой, температура и содержание углекислого газа в атмосфере меняется синхронно, а при обратном переходе изменение концентрации углекислого газа чуть запаздывает по сравнению с изменением температуры.

Судя по всему, в относительно холодные эпохи, когда парниковый эффект сам по себе уже мал (по сравнению с теплыми эпохами, наподобие мезозоя), и существуют уже очаги оледенений, на климат за счет указанных выше обратных связей (по оледенению и водяному пару) начинают сильно влиять факторы Миланковича, и эти же факторы начинают заметно модулировать парниковый эффект и от углекислого газа и метана. Ведь существуют еще и обратные связи между содержанием углекислого газа и метана в атмосфере и температурой. За счет влияния последней на природные резервуары, в которых законсервированы выведенные из атмосферы парниковые газы, возникают к примеру, такие связи: при изменении температуры меняется растворимость углекислого газа в воде, могут разрушаться либо образовываться метангидраты, меняется скорость выброса в атмосферу углекислого газа и метана при разрушении отмершей органики (об этих и других подобных обратных связях будет отдельная глава). Этим можно объяснить то запаздывание снижения уровня углекислого газа в атмосфере по сравнению со снижением температуры, которое наблюдается при похолодании – ведь переход углекислого газа из атмосферы в остывающий океан (холодные воды могут вместить больше углекислого газа) требует довольно длительного времени (в том числе это связано и с растворением карбонатных пород, для высвобождения карбонат-ионов и образования бикарбонат-ионов – а это тысячелетние характерные времена). А синхронное повышение температуры и содержания углекислого газа в атмосфере при потеплении может быть обусловлено мощным выбросом углекислого газа из растаявших при отступлении ледников болот и общей активизации процессов биологического разложения органики. Да и обратное разложение в океане бикарбонат-ионов с разделением на углекислый газ и карбонат-ионы идет уже быстро.

Вместе с тем, нельзя и недооценивать влияние парникового эффекта холодные эпохи – он значительно усиливает колебания температуры. К примеру, оценка влияния парниковых газов за последний климатический цикл на изменение температуры в Антарктиде составляет около 50%, т.е. примерно 3 градуса из 6 (амплитуды ледниково-межледникового изменения) – это изменения температуры благодаря изменению парникового эффекта.



Рис. Изменения средней годовой температуры за последние 140 лет для всего земного шара и изменения среднегодовой температуры за последнюю тысячу лет для Северного полушария. Изменения даны в отклонениях от средней глобальной температуры периода 1960-1990 гг.



Рис. Изменение выброса углекислого газа от человеческой деятельности за последние 140 лет.

В последнее время температура на поверхности планеты начала быстро и сильно расти. Причем, как видно из представленных выше графиков, рост температуры хорошо совпадает с выбросами углекислого газа от человеческой деятельности. Вместе с тем, надо обратить внимание на небольшое потепление в 30-40 годах, заметное на графике. Это потепление связывают не столько с повышением содержания углекислого газа в атмосфере (его в то время было еще маловато), сколько с увеличением прозрачности атмосферы для солнечного излучения, уменьшением альбедо в это время. Дело в том, что примерно с 20х годов ХХ века на несколько десятилетий установилась низкая вулканическая активность, что привело к уменьшению поступления аэрозолей, отражающих солнечный свет, в атмосферу. Однако вскоре вулканическая активность восстановила свой уровень, количество аэрозолей в атмосфере возросло, и дальнейшее потепление было обусловлено только парниковыми газами.

Скорость климатических изменений и уникальность настоящего момента

Как видно из представленных материалов, изменения глобальной средней температуры на Земле были обычно довольно медленными, для колебаний около 1 градуса и более. Даже наиболее резкие изменения в циклах Миланковича, шли со скоростью примерно 1-1,5 °С за 10 тыс. лет, и то в относительно высоких широтах, с ледяным покровом (изменение в среднем по планете в несколько раз меньше, ведь в низких, приэкваториальных широтах, температура меняется очень слабо). В настоящее же время изменения средней глобальной температуры примерно на 1 °С, произошли за время около 100 лет, а прогнозируемые в моделях МГЭИК (IPCC) изменения составляют еще 2-6 градусов за последующие 100 лет.

Вместе с тем, резкие изменения климата в истории Земли все же бывали. Правда они были преимущественно довольно локальными, не распространяясь полностью на всю планету. По настоящему глобальное резкое изменение климата в истории Земли известно только одно – это эоценовый термический максимум. Однако вначале разберемся с локальными изменениями.

При исследовании ледяных кернов Гренландии за последние несколько десятков тысяч лет были обнаружены резкие колебания температуры – менее чем за столетие из очень холодного состояния, местный климат в Гренландии теплел более чем на 10 градусов, температура поднималась до почти современных (правда тоже довольно низких) значений.



Рис. Изменения температуры за последние 40 тыс. лет в приполярных регионах Северного и Южного полушария по данным изотопного анализа ледяных кернов. Хорошо заметны резкие колебания в Северном полушарии и практическое отсутствие их в Южном.

Резкие изменения температуры в эпоху «юного дриаса» и несколько более ранних эпох, заметны не только в Гренландии, но и в Европе, да и во многих других районах Северного полушария. Однако в южном полушарии эти изменения почти не заметны, а в Антарктиде и вовсе отсутствуют (в эпоху «юного дриаса» в Антарктиде правда тоже было небольшое изменение, начавшееся, однако на 1000 лет раньше и бывшее заметно слабее). Подобные резкие изменения температуры в районе Северной Атлантики связывают с резкими изменениями течения Гольфстрим, которое несет теплые поверхностные воды из приэкваториальных районов к приполярным. Подобные резкие, но относительно локальные изменения могут произойти и в самом ближайшем будущем, под действием даже значительно менее заметных глобальных изменений климата.

Как уже указано выше, в истории Земли на сегодняшний день известно и одно довольно резкое глобальное изменение климата. Это эоценовый термический максимум 55 млн. лет назад (см. резкий пик на одном из рисунков выше, там где представлен график изменения средней глобальной температуры за последнее 67 млн. лет). Это событие началось с резкого и быстрого повышения температуры, за несколько тысяч лет потепление на поверхности океанов составило 8 °С, глубинные воды потеплели на 6 °С. И потом около 200 тыс. лет потребовалось для восстановления прежнего состояния.



Рис. Эоценовый термический максимум 55 млн. лет назад характеризовался быстрым и значительным подъемом температуры поверхности Мирового океана и глубинных вод. При этом отмечалось и резкое повышение содержания метана в атмосфере.

Это резкое изменение связывают с большим выбросом метана в атмосферу, из подвергнувшихся внезапному разложению запасов метангидратов, предположительно благодаря начавшейся тектонической активности в районе одного из больших скоплений метангидратов, либо благодаря изменению океанических течений. Как раз к тому времени на океаническом дне уже около десятка млн. лет, как существовали относительно благоприятные условия для накопления метангидратов – ведь температура, и особенно глубинных вод, по окончании мезозойской эры заметно понизилась. Это и позволило накопиться заметно количеству метангидратов. Под воздействием внешней силы они начали интенсивно разрушаться, а далее, благодаря сильному влиянию выбросов метана на парниковый эффект, уже сами выбросы и потепление от них, способствовали дальнейшему разрушению метангидратов, пока их запасы не исчерпались, и поступление метана в атмосферу из этого источника не прекратилось.

Подобная ситуация резкого, и даже более резкого чем тогда, глобального потепления может повториться и в близком будущем – ведь прогнозируемое потепление в несколько градусов, от обычных антропогенных выбросов парниковых газов, уже вполне может повлиять на условия залегания метангидратов, вполне может нарушить их стабильность. А накоплено сейчас метангидратов в примерно десять раз больше, чем было накоплено ко времени эоценового термического максимума.

 Отправлено: 01.04.07 22:02. Заголовок: Re:

Здравствуйте, Олег. В вашей работе я нашел одно противоречие с работой Вашего коллеги В.А.Карнаухова "Парниковая катастрофа". Эта работа строится на том, что при удвоении СО2 наступит критическая стадия парниковой катастрофы, а при увеличении в 4 раза - жизнь на Земле исчезнет (а может и раньше), но в Вашей работе написано Олег Иващенко пишет:

цитата:

содержание углекислого газа в атмосфере – в начале кайнозоя оно было примерно в пять раз больше, чем в современную эпоху

, а ведь тогда жизнь на Земле процветала!!! И если вы считаете, что главным виновником потепления является СО2, то почему он раньше, когда еще не был нефтью или метаном был безобиден для экосистем планеты, а ведь в мезозои СО2 было еще больше и динозаврам это было только на пользу, климат был теплее достаточно стабилен, чтобы холоднокровные "царствовали" на планете. Жду Ваших разъяснений с уважением, Александр.

 Отправлено: 02.04.07 15:16. Заголовок: Здравствуйте Александр!

Хотя работы В.А.Карнаухова и О.Иващенко я читал 2005 году, мне кажется, я могу кратко ответить.
Ваш вопрос, по сути, похож на непонимание, которое являют многие люди относительно среднепланетарной Т. Ведь известно (такое некоторые утверждают), что была процветающая жизнь и при глобальной Тср. +25. Многие удивляются из-за чего сегодняшняя тревога, если нам далеко до такого тепла.
А "собака то зарыта" в положительных обратных связях. Выходит, что удвоение СО2 в атмосфере приведёт к повышению среднепланетарной Т настолько (немного, но достаточно), чтобы заработали положительные обратные связи - освобождение СО2 и метангидратов из океанов. Если верить (аргументы кажутся вполне логичными) утверждениям, то сегодня в земной коре (может лучше в литосфере и гидросфере?) накопилось максимальное количество хим. элемента С - во всяких соединениях. И если всё это ( в виде СО2 и СН4) + Н2О (в виде пара) выйдут в атмосфере, то среднепланетарная Т будет около +300 градусов по Цельсию (точно не помню и лень искать).

 Отправлено: 03.04.07 10:59. Заголовок: Re:

Уважаемые участники форума. Спасибо за интересные замечания. Некоторые разногласия у нас с Олегом Иващенко действительно есть. Хотя последнее замечание правильно отражает то общее, что нас объединяет.

Вместе с тем, чтобы дать возможность более детально разобраться в этой проблеме мы с Олегом приняли решение выложить на общедоступную часть форума часть нашей последней дискуссии по этому вопросу:

26 Марта 2007 г Карнаухов написал ********************************************************

Олег, добрый день

В будущем, при подготовке обзорных материалов нам было бы полезно знакомить друг друга с предварительными вариантами, чтобы потом ничего не исправлять на общедоступной части форума.

Но раз уж так получилось, мы, наоборот, можем устроить показательную дискуссию на форуме. Как бы затравку для научного семинара.
Что вы по этому поводу думаете?







26 Марта 2007 г Иващенко написал ********************************************************


Добрый день, вернее вечер :-)

цитата:

Но раз уж так получилось, мы, наоборот, можем устроить показательную дискуссию на форуме. Как бы затравку для научного семинара. Что вы по этому поводу думаете?

Можно. Сегодня ближе к ночи постараюсь ответить, в крайнем случае завтра.


27 Марта 2007 г Иващенко написал********************************************************

Алексей, добрый вечер

Сначала разберемся с главным вопросом: о существенном превышении амплитуды колебаний температуры в полярных регионах (в частности, нас интересует Антарктида, так как с Арктикой спора вроде нет) над колебаниями в приэкваториальных регионах и средними по планете. Нас интересует температура поверхности (уточню).

Для того чтобы разобраться в этом вопросе, надо сначала проверить используемые нами данные. И тут и я не очень корректно поступил, поставив непроверенную картинку, и вы, не обратив внимание на подпись. Я использовал картинку http://poteplenie.ru/faq/5-5a.gif для температурных данных станции Восток, не обратив внимания на температурную шкалу (в подписи к картинке в статье Котлякова http://www.groh.ru/map/ice/ice.html , пояснения к чему относиться эта температура, не было).

Вы же использовали для сравнения, данную в книге Котлякова температуру воздуха выше слоя инверсии, как гласит подпись к 1й картинке. А она, и ее колебания существенно отличаются от температуры поверхности (что понятно из движения воздушных масс в Антарктике, где как раз выше слоя инверсии бьют потоки воздушных масс из более низкоширотных теплых регионов и которые потом остывают и опускаются в районе полюса).

Я специально порылся. В статье http://cdiac.ornl.gov/trends/temp/vostok/jouz_tem.htm с участием того же Котлякова, даются уже графики и численные данные, где указано на температуру поверхности, амплитуда колебаний которой составляет около 12 градусов, в отличие от амплитуды колебаний температуры воздуха выше слоя инверсии. А колебания последней, как указано, как раз около 8 градусов, что и дано также на вашей картинке и картинке, что использовал я (кстати, в статье http://www.groh.ru/map/ice/ice.html , в самом тексте Котляков правильно указывает колебания поверхностной температуры в 12 градусов).



Причем, проверял по другим источникам – везде колебания на станции Восток между ледниковыми и межледниковыми периодами составляют около 11-12 градусов за 400 тыс. лет.

Далее, возьмем данные EPICA, по другим станциям в Антарктиде (но они недалеко от Востока и почти на той же высоте). Они показывают близкие колебания, и амплитуда их даже немного выше, до 13 градусов примерно (я не успел пока найти численные данные для EPICA, но на графиках и температуры и изотопных данных, кривые от EPICA имеют чуть большую амплитуду (хотя сравнивать непосредственно изотопные кривые сразу нельзя, вообще-то, ибо у каждого района где беруться пробы, своя палеотемпературная шкала, и для каждого района вносится куча своих поправок, но в данном случае условия в обоих точках и расположение самих точек очень похожи)).

http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Ice_Age_Temperature.png
http://www.tutorgig.com/ed/Image:Epica_do18_plot.png

(движок опять неправильно такие ссылки отображает, надо копировать всю строку, а не просто сразу щелкать по ссылке_

Почему я использовал дополнительные данные – потому что разные районы хоть той же Антарктики, хоть приэкваториальных широт имеют вообще-то немного разную изменчивость температуры, и конечно лучше сравнивать между регионами усредненные по каждому региону значения (здесь, в данный момент я не усредняю, конечно, а просто показываю, что и вариабельность в разных точках одного региона несколько отличается).

Итак, видно, что амплитуда колебаний температуры в центральных и восточных регионах Антарктиды при переходах от межледниковья к ледниковью составляет примерно 12 градусов.

Теперь смотрим по низким широтам. На рисунке, приводимом вами из книги Котлякова вариации при переходах составляют около 6 градусов (хотя это по рисунку, и потому совершенно на глазок).
Дополню это данными из 2х других районов приэкваториальных широт, численными данными.
См.
http://wdc.cricyt.edu.ar/paleo/pubs/liu2004/liu2004.html
http://wdc.cricyt.edu.ar/paleo/pubs/degaridel-thoron2005/degaridel-thoron2005.html
(численные данные по ссылке Download data from the WDC Paleo archive)
они показывают вариации в 3-4 градуса

Как видно, колебания в центральной и восточной Антарктике заметно превышали колебания в приэкваториальных широтах, раза в 2 и может даже чуть более.

Сейчас продолжу

28 Марта 2007 г Иващенко написал********************************************************

продолжение

Современные изменения в Антарктике протекают неоднозначно. В западной Антарктике, и особенно на антарктическом полуострове теплеет, как считается, быстрее всех на планете, за полвека почти на 3 градуса. В то же время температура поверхности в центральной и восточной Антарктиде за это время практически не изменилась, хотя в относительно высоких слоях тропосферы (4-5 км.) потепление сильно заметно по всей территории Антарктиды (0,75 градуса/десятилетие за последние 30 лет).
http://www.antarctica.ac.uk/Key_Topics/Climate_Change/ccps.html

Похоже, что узкий выступ антарктического полуострова успевает хорошо прогреваться возросшим атмосферным потоком тепла и влаги из низких широт, а центральная и восточная Антарктида еще нет. Возможно это связано еще и с низким содержанием озона (на 30-50% и даже сильнее) в большой озоновой дыре над Антарктикой (учитывая что при обычной концентрации в атмосфере озон дает 2,4 градуса парникового эффекта).

Но в любом случае заметная разница между колебаниями температуры в полярных регионах и в приэкваториальных истекает из простых физических соображений – при потеплении испарение в приэкваториальных регионах растет сильнее, и оно тормозит потепление там, а при похолоданиях над полярными регионами вымораживается водяной пар, дающий основной вклад в парниковый эффект (и даже возможноо углекислый газ – ведь даже сейчас в относительно теплую эпоху в районе станции Восток иногда фиксируются температуры ниже точки замерзания CO2), что сразу дает сильное дополнительное похолодание там.

Но правильно и то, что в северном полушарии амплитуда колебаний была больше, даже по площади оледенений это заметно.

Что же касается климатической чувствительности, то она, кстати, не должна быть постоянной при изменении концентрации парниковых газов в атмосфере :-). Но об этом уже завтра-послезавтра.

28 Марта 2007 г Карнаухов написал ********************************************************

Олег, добрый день

Спасибо!
Вы меня убедили:
1. В том, что в Антарктиде амплитуда колебаний была 12С
2. В том, что в некоторых (по крайней мере) районах вблизи экватора -4С. Все таки 4 а не 3 Даже чуть больше 4х.

Но все-равно я теперь понимаю, откуда берется у них эта троечка 12/4=3

Теперь, Олег, нет ли у вас столь же подробных данных по Северному полярному региону и по умеренным широтам?
Потому что на глазок На Северном полюсе (в Гренландии) амплитуда колебаний была раза в два больше чем в Антарктиде.

Кстати, наверное в целом по экваториальной зоне нужно, все-таки, принять что-то около 5С амплитуды. В центре 4 по краям 6.

Алексей

29 Марта 2007 г Карнаухов написал ********************************************************

Добрый день, Олег.

Поскольку более подробных данных по северному полушарию Вы еще не нашли, а я опять уезжаю, попытаемся оценить амплитуду изменений среднепланетарной температуры на основании того, чем мы сегодня располагаем.

Итак:
В районе Южного полюса - 12 С
В экваториальной зоне - 5 С
- это практически ваши данные + Котляковские 6 С
В районе Северного полюса - 24 С
- оценка на глазок из ваших данных (ну и я нечто подобное тоже видел)

Теперь оценим умеренные широты (от тропика до тропика) Самый простой способ - среднее арифметическое.
Получаем:
Южные умеренные широты - (5+12)/2=8.5 С
Северные умеренные широты - (5+24)/2=14.5 С
Последняя величина кажется вполне разумной если принять во внимание наличие ледника на широте Москвы (и даже южнее)

Теперь для рассчета среднепланетарной температуры нам потребуется только выполнить усреднение. Здесь мы должны учесть, что площади экваториальной и полярной зон сильно отличаются, а каждая из зон умеренных широт примерно равна экваториальной. Примерные оценки площадей дают 1:8:8:8:1. Теперь вычислим амплитуду изменения глобальной температуры

dТ=(1*12+8*8.5+8*5+8*14.5+1*24)/(1+8+8+8+1)=10

Странно, что цифра получилась такая круглая (честно - это без подгонок, с первого раза). Возможно, более точные данные из умеренных широт её подкорректируют. Но я думаю, что несильно.

То есть корректнее на мой взгляд говорить о "более резких температурных колебаниях в Северном полушарии и особенно в полярных областях Северного полушария", а также о "сглаженных колебаниях в экваториальной зоне".

При этом Южное полушарие в том числе и его полярные области являются достаточно репрезентативными. Колебания температуры в умеренных широтах чуть меньше, в полярных - чуть больше среднепланетарных.

Кстати, касаясь механизмов, приводящих к неравномерности глобальных климатических изменений можно выделить 3 основных на мой взгляд механизма:

1. Альбедо полярных регионов при похолоданиях действительно растет опережающими темпами, что безусловно приводит к локальному охлаждению
2. При общем снижении температуры в воздухе уменьшается количество водяных паров, что в свою очередь снижает интенсивность ветров (атомный вес молекулы воды -18, воздуха -29 - эта разница и питает циклонально -антициклональную активность атмосферы) Из-за этого снижается воздушный массоперенос, ослабляются течения и в целом теплоперенос между полярными и экваториальными районами уменьшается.
3. Ну и наконец испарение над морями (экваториальными) и осадки над материками (полярными) вносят свой вклад в этот процесс перераспределения тепла.

Конечно, тоже было бы хорошо оценить всё это численно. Но и так видно, что все эти факторы в основном работают в Сев полушарии (там и оледенения больше, и течения играют большую роль, да и суши там существенно больше.
Кстати, последний (3) механизм должен приводить к систематической ошибке (в сторону занижения амплитуды) измерений палеотемпературы основанных на кернах океанического дна.


С уважением
Алексей

29 Марта 2007 г Иващенко написал********************************************************

Добрый день, Алексей
По оценке величины колебаний теперь согласен полностью. Еще сегодня вечерм немного пороюсь по палеоклиматическим данным для умеренных широт и Сев. полярного региона (вчера совсем не было времени).
И немного продолжу на днях по поводу др. поднятых вопросов.
С наилучшими, Олег

 Отправлено: 01.06.09 18:35. Заголовок: Спасибо за очень сод..

Спасибо за очень содержательный ответ.

 Отправлено: 11.08.11 09:34. Заголовок: Здравствуйте. Наткну..

Здравствуйте. Наткнулась на просторах интернета вот на такую теорию. http://geoba.livejournal.com/
Очень хотелось бы услышать комментарии специалистов на эту тему. Если возможно объясните, пожалуйста, что здесь вымысел, я что может быть правдой и почему? С уважением Юлия.