Еще 10-15 лет назад многие ученые сильно сомневались в том, что климат Земли меняется на протяжении столетия. Однако систематизация архивов метеорологических данных практически не оставила сомнений в том, что климат действительно меняется. Тем не менее, остаются вопросы: насколько эти изменения долгосрочны и связаны ли они с деятельностью человека. Полного консенсуса по этим вопросам в научной среде пока нет.
Основные факторы, способные влиять на климат Земли:
Изменение концентрации парниковых газов в атмосфере. Парниковые газы (углекислый газ, водяной пар, метан и другие) удерживают инфракрасное излучение, идущее от поверхности Земли, препятствуя его рассеянию в космосе. В течение XX века концентрация углекислого газа в атмосфере выросла на четверть.
Пока нет полной уверенности, связано ли это с деятельностью человека или является естественным процессом, однако количество аргументов в пользу этой версии растет. В частности, в конце 2007 года Нобелевская премия мира была присуждена Межправительственной группе экспертов по измерениям климата (IPCC), работы которой обосновывают преимущественно антропогенную природу глобального потепления.
Изменение ландшафтов. От характера земной поверхности и растительности на ней зависит количество рассеиваемого (отражаемого) ими излучения и, в конечном счете, альбедо Земли. Существенное влияние на ландшафт оказывают сельское хозяйство и урбанизация.
Перестройка океанических течений. Морские течения играют большую роль в перераспределении тепла от тропических поясов Земли к умеренным и полярным. Перестройку течений может вызываться изменениями солености и температуры отдельных участков Мирового океана. Также картина глобальной циркуляции океана меняется из-за движения континентов.
Движение тектонических плит. Континентальные плиты движутся со скоростью несколько сантиметров в год. За время порядка 100 миллионов лет размещение континентов по поверхности планеты радикально меняется. Время от времени все плиты объединяются в один огромный суперконтинент (Пангея, Гондвана и др.), на большей части которого устанавливается резко континентальный климат, что приводит к опустыниванию.
Мощные взрывы на поверхности Земли. Падения астероидов, крупные вулканические извержения, ядерные взрывы приводят к выбросу аэрозолей в стратосферу, которые поглощают солнечное тепло, не пропуская его к поверхности, а пыль в тропосфере увеличивает облачность, которая отражает солнечный свет в космос. Вместе эти эффекты могут привести к так называемой «ядерной зиме» продолжительностью от нескольких месяцев до десятков лет.
Колебания наклона земной оси. Наклон земной оси к плоскости орбиты составляет 23,5° и испытывает колебания величиной 1° за десятки и сотни тысяч лет. Эти изменения влияют на температурный контраст между высокими и низкими широтами.
Флуктуации интенсивности космических лучей. Космические лучи ионизируют атомы в атмосфере Земли. Ионы служат центрами конденсации водяного пара и способствуют образованию облаков, что повышает альбедо Земли. Интенсивность космических лучей меняется при движении Солнечной системы по Галактике.
Переполюсовка земного магнитного поля. В среднем раз в четверть миллиона лет магнитное поле Земли меняет полярность (правда, последняя такая переполюсовка произошла 780 тысяч лет назад). В момент смены полярности атмосфера в меньшей мере защищена от действия солнечного ветра и космических лучей.
Вариации радиуса земной орбиты. Под влиянием гравитационных возмущений других планет среднее расстояние от Земли до Солнца может меняться в масштабе порядка 100 млн лет. Это влияет на инсоляцию (количество получаемого от Солнца тепла).
Вариации эксцентриситета земной орбиты. По тем же причинам долгопериодические колебания испытывает вытянутость земной орбиты. Это влияет на температурный контраст между полушариями. В наше время из-за эллиптичности орбиты расстояние от Земли до Солнца меняется в течение года на 3,4%, а количество получаемого тепла - на 7%. Максимум приходится на январь, минимум — на июль. В Северном полушарии это уменьшает сезонные климатические колебания, а в Южном — увеличивает.
Изменение светимости Солнца. Сейчас количество энергии, поступающей от Солнца, колеблется очень незначительно (примерно на 0,1%). Однако нельзя исключить более значительных колебаний на длительных отрезках времени.
Источники:
- Александр Сергеев, // Журнал "Вокруг света", 2006, №7. — Обзорная научно-популярная статья, хорошее введение в тему.
- Мелешко В.П. (д.ф.-м.н.), // Журнал "Химия и жизнь", 2007, №4 (сайт "Элементы.ру"). — Более подробный разбор темы с позиций антропогенной версии потепления.
- Терез Э.И., // Журнал "Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского", 2004, т. 17 (56), №1, С. 181–205 (сайт "Потепление.Ру"). — Более подробный разбор с позиций сомнений в антропогенной версии потепления. Обширная библиография.
- // Пресс-конференция в РИА "Новости", 14.12.2007. — На вопросы широкой публики отвечают кандидат географических наук Сергей Голубчиков и доктор биологических наук Александр Минин.
- (IPCC). — Наиболее полные данные о потеплении климата и обоснование его антропогенной природы. За эти работы присуждена Нобелевская премия мира в 2007 году. (Список материалов на английском языке, но сами документы — на русском.)
- // Программа SEED Schlumberger. — О влиянии движения Земли на климат и исследованиях Миланковича.
- // Википедия.