ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.09.2020
Просмотров: 1757
Скачиваний: 5
Чтобы получить более комплексную информацию о климатах прошедших эпох применяют математическое моделирование. Для этого глобальная климатическая модель инициализируется при помощи данных полученных косвенными методами. При палеоклиматических исследованиях обычно используют модели с небольшим пространственным разрешением, поскольку обсчитываются сравнительно большие периоды времени и на высоких разрешениях это заняло бы значительное время.
Основные положения[править | править вики-текст]
В результате комплексного изучения геологических отложений учёные составляют палеоклиматические реконструкции: специальные карты, на которых на определённый момент геологического времени отображены климатические зоны. Такая карта может являться источником новой информации. Как было сказано выше, Альфред Вегенер использовал их для определения положения континентов. Также обобщением данных по всей Земле можно получить представление о глобальном климате Земли на определённый момент геологического времени.
Палеоклиматологические исследования показывают, что климат на Земле неразрывно связан с историей её живых обитателей, космическими факторами, как-то: изменениям земной орбиты, падениями крупных метеоритов; геологическими событиями, типа крупных извержений, эпох горообразования и перемещений континентов. При этом большинство этих факторов действуют совместно и одновременно и взаимно влияют друг на друга. Поэтому в большинстве случаев, установив изменение климата, не удаётся однозначно связать его с каким-либо одним фактором, и событие объясняют комплексом факторов.
В последнее время большую популярность приобрели гипотезы, рассматривающие изменения климата как результат взаимодействия биосферы с атмосферой и другими оболочками земли. При этом большая роль отводится парниковым газам. Один из механизмов такого взаимодействия заключается в том, что бурное развитие жизни обедняет атмосферу углекислым газом и метаном, в результате чего парниковый эффект ослабляется и на планете наступает похолодание, вплоть до начала ледникового периода. Современные геологические данные показывают, что ни одна из многочисленных гипотез не может до конца выяснить причины изменения климатов прошлого.
Значение палеоклиматологии состоит в том, что, изучая историю климатического развития Земли, она расширяет представления о протекавших в прошлом процессах выветривания и осадконакопления, и об образовании связанных с ними месторождений полезных ископаемых, показывает условия существования растительности и животного мира в минувшие геологические эпохи, позволяет прогнозировать изменения климата в будущем.
История эволюции климата[править | править вики-текст]
Изменения климата обусловлены различными факторами: переменами в земной атмосфере, процессами, происходящими в других частях Земли, таких как океаны, ледники, а также эффектами, сопутствующими деятельности человека. Внешние процессы, формирующие климат, — это изменения солнечной радиации и орбиты Земли.
изменение размеров и взаимного расположения материков и океанов,
изменение светимости солнца,
изменения параметров орбиты и оси Земли,
изменение прозрачности атмосферы и ее состава в результате изменений вулканической активности Земли,
изменение концентрации парниковых газов (СО2 и CH4) в атмосфере,
изменение отражательной способности поверхности Земли (альбедо),
изменение количества тепла, имеющегося в глубинах океана.
49. Изменение климата в геологической истории Земли: докембрии, фанерозое, плейстоцене и голоцене.
Геологическая история Земли — последовательность событий в развитии Земли как планеты. Среди этих событий — образование горных пород, возникновение и разрушение форм рельефа, наступания и отступания моря, оледенения, появление и исчезновение видов живых существ. Изучается по слоям горных пород (см. Стратиграфия); делится на отрезки согласно геохронологической шкале.
докембрий
Большую часть геологической истории Земли (7/8 всей продолжительности существования планеты) занимает докембрий. На самых первых этапах эволюции Земли после завершения образования планеты, разогревания ее недр, формирования ядра, приведших к активным проявлениям магматизма и, в частности, вулканизма, начались дегазация мантии и образование гидросферы и атмосферы. В архее появились микроскопические одноклеточные водоросли, которые могли осуществлять фотосинтез органических веществ из диоксида углерода и воды с выделением свободного кислорода. (См. первые организмы) Этот кислород шел на окисление аммиака до молекулярного азота. Около 1,8 млрд лет назад, скорость образования кислорода при фотосинтезе стала достаточно высокой и кислород перестал быть малой примесью в атмосфере. С начала этой стадии парциальное давление кислорода все время увеличивалось, пока не достигло современного значения.
Временные масштабы докембрия позволяют выявить в истории Земли не только крупные периодические, но и необратимые изменения климата. О тех и других можно судить по наиболее ярким климатическим событиям − оледенениям, которые образуют как бы каркас климатической истории нашей планеты. Главными литологическими индикаторами, которые могут быть использованы для реконструкций в докембрии, являются тиллиты, эвапориты (гипсы, соли) и карбонатные платформы. Менее однозначны карбонатные и особенно бескарбонатные красноцветы.
Распространение оледенений в геологической истории было весьма неравномерным. Частота и масштабы оледенений возрастали со временем. Такое распределение не могло быть результатом только недостаточной изученности более древних отложений. За последние 30−40 лет были существенно уточнены возраст и ареалы распространения древних ледниковых отложений, но практически не было открыто ни одного нового ледникового горизонта. Поэтому есть основания думать, что с достаточным для нас приближением современные данные отражают реальное распространение оледенений в геологической истории.
Достоверных данных об оледенениях в раннем и среднем архее нет. Первые следы оледенений, еще очень редкие и пространственно ограниченные, известны в верхнем архее на небольшом кратоне Каапваал в ЮАР. Это тиллиты надгруппы Витватерсранд и одновозрастной группы Мозоан. Оледенение Мозоан было покровным, поскольку частично представлено бассейновыми отложениями с дропстоунами, а оледенение Витватерсранд имело, видимо, предгорный или горный характер. Возраст надгруппы Витватерсранд и группы Мозоан сейчас оценивается около 2,9 млрд лет.
Значительно шире распространены ледниковые отложения в нижней части раннего протерозоя. Они известны на четырех континентах. Преобладание среди нижнепротерозойских ледниковых отложений мариногляциальных фаций свидетельствует о покровном характере этих оледенений. В Северной Америке нижнепротерозойские ледниковые отложения известны в четырех регионах на противоположных концах континента. В разрезе раннепротерозойской Гуронской надгруппы к северу от Великих озер установлено три ледниковых горизонта. Их возраст оценивается приблизительно в 2,33−2,22 млрд лет, на Балтийском щите нижнепротерозойские ледниковые отложения имеют возраст между 2,4 и 2,3 млрд лет, в Южной Африке давно известны ледниковые отложения возраст которых 2,4−2,2 млрд лет. В Западной Австралии – ледниковые отложения возраст которых тоже заключен между 2,4 и 2,2 млрд лет. Однотипные изотопно-углеродные аномалии, связанные с карбонатными отложениями, перекрывающими перечисленные выше раннепротерозойские ледниковые отложения, подтверждают, что нижнепротерозойские оледенения были приблизительно одновозрастными. Вероятно, в нижнем протерозое в мантии Земли существовала одна конвективная ячейка, что и способствовало развитию обширных оледенений Континентальное покровное раннего протерозоя в литературе часто называется Гуронским оледенением.
фанерозой
Начало палеозоя (570 млн лет назад), т.е. кембрийский период, характеризовалось теплым климатом. Основные массы суши были сосредоточены в тропических и умеренных широтах; Южный и особенно Северный полюс омывались океаном, и это, по−видимому, препятствовало образованию льда. Эволюция биосферы в кембрии Похолодание климата, приведшее к новому крупному оледенению, отмечено около 450 млн лет назад в позднем ордовике. К этому времени на поверхности земного шара произошли значительные перемещения материковых плит: на западе существовали обособленные друг от друга древние аналоги Северной Америки и Евразии. На востоке материки объединились в суперконтинент, называемый Гондваной, в который входили устойчивые «блоки» Африки, Южной Америки, Индии, Антарктиды и Австралии. Позднеордовикский Южный полюс находился на месте нынешней Сахары. Здесь и развилось огромное покровное оледенение. Во время этого оледенения ледниковые щиты достигали 2 км толщины и покрывали до 30% поверхности материков. Оледенение было существенно асимметричным – оно захватывало Южное полушарие и располагалось на материке Гондвана и, возможно, распространялось также на шельфовые области (Хромов С.П., Петросянц М.А., 2001).
К силуру, т.е. 440 млн лет назад, средняя температура Земли, снова выросла примерно до 20 °С. Это на 5 °С выше современной температуры. Климат стал более теплым. Биосфера ордовика и силура.
Потепление продолжалось и в девоне (от 400 до 350 млн лет назад), когда средняя температура Земли достигла 25 °С (на 10 °С выше, чем сейчас). Во многих районах бурно развивалась растительность, климат был тропическим. Такие же условия сохранялись и в раннем карбоне: на планете господствовал влажный тропический климат, средняя температура Земли оставалась равной 25 °С. В Северной Америке среднегодовые температуры составляли 25–30 °С, в Закавказье 25—27 °С, на Урале 22–24 °С. В более высоких широтах в раннем карбоне существовал климат, напоминающий современный субтропический или умеренно теплый. Однако его отличительной чертой было отсутствие прохладных сезонов. От тропического типа климата он отличался сравнительно низкими среднегодовыми и среднемесячными температурами. Северный полюс в это время располагался на суше Сибирской платформы. Несмотря на близость полюса, климат здесь был относительно теплым, а это позволяло развиваться сравнительно теплолюбивой растительности.
плейстоцен
В эпоху плейстоцена – ближайшую по времени эпоху жизни Земли – продолжилось характерное для всей кайнозойской эры снижение температуры. Резкие колебания климата в плейстоцене сопровождались крупными оледенениями. Возникали большие ледниковые покровы в Северной Америке и Европе. Рассмотрим климатические условия во время последнего максимального оледенения, т.е. примерно 18 тысяч лет назад. В это время в Северной Америке и Европе температура была ниже современной на 12 – 15 С. Общепланетарное похолодание составило примерно 6 С. Значительным изменениям климата подвергалась Атлантика – так, в Карибском море температура была ниже на 5 – 6 С. Тихий океан был затронут значительно слабее – здесь понижения температуры достигали всего 2 – 3 С в тропиках и около 5 С в средних широтах.
На материках субтропики и тропики были более сухими. Площадь влажных экваториальных лесов была существенно меньше, чем сегодня, и их место занимали саванны. Увеличилось и горное оледенение – как в высоких широтах, так и в низких (в частности, в Тибете).
После похолодания в плейстоцене, климат стал быстро теплеть. Распад ледниковых щитов начался около 16,5 тысяч лет назад и протекал очень быстро – так, за 3 тысячи лет растаяло около 60% объема ледникового покрова Северной Америки. Потепление шло не совсем непрерывно, а с возвратом к холодному климату.
Основной причиной изменений климата в плейстоцене стали изменения угла наклона оси Земли к плоскости, в которой происходит движение планеты вокруг Солнца.
Другое причиной изменения климата явился парниковый эффект атмосферы. Исследование ледяного керна на российской антарктической станции "Восток" показало, что в холодные эпохи содержание углекислого гада (СО2) в атмосфере было примерно 190 молекул газа на миллион молекул воздуха, а в теплые эпохи – примерно 270. Это весьма существенные различия, способные вызвать заметные колебания температуры.
голоцен
Голоцен – это эпоха в четвертичном периоде кайнозойской эры. По решению VIII конгресса Международной ассоциации по изучению четвертичного периода (Париж, 1969) нижней границей голоцена принято считать рубеж 10 тыс. лет назад. (11700±99 лет относительно 2000 г.). Промежуток времени между концом последнего вюрмского оледенения (17 тыс. лет назад) и началом голоцена (10 тыс. лет назад) носит название позднеледниковье.
Повышение температуры, таяние ледников и разрушение ледниковых покровов началось 16 000 лет назад. Это потепление климата имело глобальный характер. Оно сопровождалось деградацией вюрмских ледниковых покровов Европы и Северной Америки, но этот процесс не был монотонным. Позднеледниковье характеризовалось крайне неустойчивым климатом: потепления, которые называются раунис (Ra), бёллинг (Вё) и аллерёд (А1), прерывались пятью резкими и глубокими похолоданиями – порт−брюс, дриас I (13,2 тыс. лет назад), фьёрос−нева (12,8 тыс. лет назад), дриас II (12,2 тыс. лет назад) и наиболее сильным похолоданием дриас III около 10,8−10,5 тыс. лет назад. Во время потеплений бёллинг и аллерёд температура воздуха в умеренных широтах была близка к современной или даже несколько выше. В Западной Европе и на Таймыре восстанавливалась лесная растительность. Однако во время похолоданий и особенно во время дриас III ландшафты возвращались ко времени максимума вюрмского оледенения: на Северо−Западе Европы, в Британии и на севере Русской равнины леса деградировали и заменялись растительностью холодных степей и тундры. В Сибири в дриасе III древесная растительность отступала к югу на 700−800 км, а температура понижалась на 5−6 °С по сравнению с современной. Похолодание носило глобальный характер, его следы отмечены в Южной Америке, Новой Зеландии и Антарктиде.
Новое глобальное потепление началось около 10,3−10,2 тыс. лет назад. Таким образом, голоцен начался интенсивным потеплением. В результате исчезновение Скандинавского ледникового покрова произошло около 8,5 тыс. лет назад, а Северо−Американских покровов – около 6,5 тыс. лет до н.э. В бореальном периоде таежные леса продолжали отгеснять тундру к северу. За ними следовали широколиственные леса, которые заняли Южную и отчасти Северную Европу. Остатки Лаврентийского ледникового щита сохранялись на полуострове Унгава вплоть до 5,5 тыс. лет назад.
50. Антропогенные изменения климата. Социально-экономические последствия потепления климата.
АНТРОПОГЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА
изменения (в худшую сторону) климата под воздействием хозяйственной деятельности человека (интенсивный выброс CO2 и др. газов, накапливающихся в атмосфере и поглощающих инфракрасное излучение, массовая вырубка леса, изменения в характере поверхности суши). Ученые (М. Н. Будыко и др.) предполагают, что потепление в 21 в. может неблагоприятно сказаться на самых различных компонентах природных экосистем.