Международная группа ученых, в течение нескольких последних лет занимавшаяся исследованием гренландского ледяного щита, полагает, что для того, чтобы предсказать грядущее изменение климата не обязательно строить сложные климатические модели, достаточно лишь как следует посмотреть себе под ноги.
Бурильные работы, которые провели ученые, позволили им взглянуть не только на историю климата Зелёной земли с разрешением до года, но и провести параллели с климатическими условиями других регионов планеты, где происходит формирование воздушных масс.
Их данные — за то, что натиск межледникового потепления, которое сопровождает развитие человеческой цивилизации в последние одиннадцать с лишним тысяч лет, не был постепенным.
Напротив — климат северного полушария Земли примерно 14700 лет назад претерпел резкий скачок среднегодовой температуры, которая поднялась на 10 градусов по шкале Цельсия.
В этот период, названный учеными периодом Бёллинга, люди, находившееся еще на стадии развития каменного века, начали расселяться в северных регионах Европы, Скандинавии и Канады. Однако их радость потеплению длилась очень недолго. После всего лишь пятидесяти лет оттепели вновь наступило сильное похолодание, резко и окончательно сменившееся потеплением 11700 лет назад.
Анализ состава отложений в гренландском льде показывает, что каждый раз резкому повышению температуры соответствовала реорганизация потоков атмосферных воздушных масс, причем природе на проведение такой масштабной реорганизации требовалось не более двух сезонов.
Статья ученых из разных стран принята к публикации в журнале Science.
сопровождалось следующей последовательностью природных явлений.
Глобальное похолодание характеризуется замедленным движением мировых океанических потоков, входящих в термогалинную циркуляцию, ледовый покров северных морей простирается далеко на юг, и тропический фронт, источник теплых и влажных воздушных масс на Земле, смешается к югу. В результате, в пыльных азиатских субтропических регионах устанавливаются довольно сухие и прохладные климатические условия. В то же время тропические регионы южного полушария и океаны претерпевают постепенное нагревание, которое дополнительно поддерживается слабой циркуляцией и перемешиванием вод.
Постепенно эта разница в температурах полушарий приводит к продвижению тропического фронта на север, пока тот не достигнет определенной границы. После этого теплые и влажные воздушные массы резко выливаются обильными тропическими ливнями. Это приводит более влажному климату в тропическом регионе, в результате чего в поднятие теплых воздушных масс становится замедленным, а воздух содержит меньше пыли.
Эти резкие изменения тропического климата так же стремительно всего лишь за год меняют весь механизм циркуляции воздушных масс в северном полушарии. После этого льды северных морей начинают отступать, что приводит к более интенсивной адвекции (переносе с веществом) тепла из тропических регионов в северные.
Поэтому бурильные работы международный коллектив ученых, занятый в проекте NGRIP (North Greenland Ice Core Project), вел на севере Гренландии, где так называемый Новейший гренландский ледяной щит сохранился в первозданном виде.
Учёные рассчитывали сделать выводы о погодных условиях в этой области земного шара тысячи лет назад за счёт уровней атмосферной пыли, осевшей вместе со снегом, и соотношения различных изотопов кислорода и водорода в молекулах воды, намертво вмерзших в толщу щита. Атмосферная пыль является непосредственным мерилом температуры климата планеты – чем холоднее на Земле, тем больше пыли летает в воздухе и тем больше оседает её с атмосферными осадками.
Природный кислород представлен тремя изотопами - 16O, 17O, и 18O. Наиболее распространенным является 16O, в то время как количества 17O ничтожны и говоря о соотношении изотопов кислорода подразумевают соотношение 18O/16O.
Так как восемнадцатый кислород тяжелее шестнадцатого она целых два нейтрона в ядре, молекулы воды, содержащие этот атом, конденсируются быстрее, чем обычные. Причем чем ниже температура климата, в котором происходит транспорт влажных воздушных масс, тем больше в атмосферных осадках содержится воды с тяжелым изотопом кислорода.
Аналогично, дейтерий (2H), вдвое более тяжелый, чем протий, входя в состав воды, увеличивает массу её молекул, за счёт того, что в каждом атоме водорода к одному протону добавляется ещё и нейтрон. Таким образом, испарение такой тяжелой воды в регионах формирования воздушных масс сильно зависит от среднегодовой температуры. Чем больше эта температура, тем больше тяжелых изотопов водорода поднимается вместе с водой в воздух и переносится к северным широтам планеты, где и выпадает в виде осадков.
Дейтерий (2Н) же, изотоп водорода, содержащий дополнительный нейтрон в своем ядре, может дать информацию о температуре климата в регионах, где и происходит формирование воздушных масс, насыщенных парами воды. Чем больше дейтерия содержится в воде осадочных ледниковых слоёв, тем выше была температура в регионе, откуда пришли тучи.
Оба сильных потепления в Гренландии отразились на количестве атмосферной пыли, осевшей в слоях ледника.
Резкое уменьшение её содержания ученые связывают с быстрым повышением температуры климата в тропических регионах, где обильные проливные дожди прибили пыль к сухой земле азиатских пустынь. К таким же выводам приводит и изотопный состав ледяной корки Гренландии.
Самым большим вопросом в связи с этим остаётся возможность провести параллель между резким изменением климата планеты 11 тысяч лет назад, и тем глобальным потеплением, о котором ученые не устают твердить в наши дни. Приведет ли антропогенное увеличение уровня парниковых газов к столь же резкому и масштабному потеплению, будут ли эти процессы еще более катастрофичны, или все же изменение будет более-менее постепенным?
Процессы оттепели и похолодания климата Земли нельзя связать с каким либо одним фактором, и единого мнения на этот счет научное сообщество не имеет. Оледенение, равно как и оттепель, может начаться из-за изменения угла наклона вращения земной оси и из-за «вытягивания» её орбиты вокруг Солнца. Примерные периоды этих не вполне периодических процессов составляют сорок одну и сто тысяч лет соответственно. Такие колебания могут варьировать уровень солнечной радиации на 20% и приводить к серьезному изменению климата. Немаловажной является и концентрация парниковых газов, которая до развития промышленности регулировалась в основном вулканической активностью. Кроме того, ученым удалось показать, что существенное влияние на климат в прошлом оказывало и взаимное смещение континентов и формирование горных цепей, затрагивающее морские и воздушные течения.
В любом случае, полагают ученые, с каждым днем вероятность того, что заснув в умеренном климате, мы проснемся в тропиках - условно говоря, конечно - возрастает.
