С чем связана периодичность малых ледниковых периодов
Почему периодичность ледниковых периодов изменилась 1 миллион лет назад?
Климат последних двух миллионов лет характеризовался чередованием ледниковых и межледниковых периодов. Однако на этом пути произошла смена ритма. Периодичность увеличилась с 41 000 лет до примерно 100 000 лет, а амплитуда холодных периодов возросла. Это развитие, которое продолжает интриговать ученых, известно как переходный период среднего плейстоцена.
Изменение периодичности, определяющее этот переход, не связано с каким-либо конкретным изменением астрономических параметров, инициирующих ледниково-межледниковые переходы. Поэтому его происхождение должно лежать в самой климатической машине, которая будет по-разному реагировать на колебания орбиты Земли вокруг Солнца. На сегодняшний день не существует полностью удовлетворительного объяснения, поэтому вопрос остается открытым.
Изменение периодичности: причастна эрозия почвы
По мнению команды профессора Мааяна Йехудая, переход может быть связан с Атлантической меридиональной перевертывающей циркуляцией (AMOC). Эта система океанических течений, переносящая тепло с юга бассейна в северную Европу и Гренландию, значительно ослабла перед изменением периодичности, около миллиона лет назад. Чтобы получить эти результаты, ученые изучили концентрацию изотопов неодима в кернах морских отложений, взятых в северной и южной частях Атлантического океана.
Эволюция периодичности ледниково-межледниковых циклов в течение миллионов лет. Реконструкция температуры на станции Восток, Антарктида.
Авторы предполагают, что в течение ледниковых периодов ледяные шапки Северного полушария размывали и изменяли горную породу, увеличивая ее жесткость. Такое усиление сцепления привело бы к более стабильным и обширным континентальным шапкам, региональному похолоданию, но также и к нарушению AMOC выше порогового значения. Возникшее в результате этого снижение переноса тепла усилило ледниковые периоды в целом. В условиях, когда климатическая система все больше погружалась в холодный режим, в результате изменилась реакция на астрономические параметры и ритм ледниково-межледниковых переходов.
«Наше открытие позволяет определить место происхождения этих изменений в северном полушарии в ледяных шапках, которые развивались там, что привело к сдвигу в сторону климатических моделей, которые мы наблюдаем сегодня«, — говорит Мааян Иегудаи. «Это очень важный шаг к пониманию того, что вызвало этот переход и откуда он взялся. Полученные результаты подчеркивают важность североатлантического региона и океанической циркуляции для настоящего и будущего изменения климата«.
Криокамера для целой планеты: зачем происходят ледниковые периоды и когда следующий
За последний миллион лет ледниковый период на Земле наступал примерно каждые 100 000 лет. Этот цикл существует на самом деле, и разные группы ученых в разное время пытались найти причину его существования. Рассказываем, что известно об этом необычном климатическом явлении.
Читайте «Хайтек» в
Ледниковые эры в истории Земли
Периоды похолодания климата, сопровождающиеся формированием континентальных ледниковых покровов, являются повторяющимися событиями в истории Земли.
Интервалы холодного климата, в течение которых образуются обширные материковые ледниковые покровы и отложения длительностью в сотни миллионов лет, именуются ледниковыми эрами; в ледниковых эрах выделяются ледниковые периоды длительностью в десятки миллионов лет, которые, в свою очередь, состоят из ледниковых эпох — оледенений (гляциалов), чередующихся с межледниковьями (интергляциалами).
В истории Земли известны следующие ледниковые эры:
Причины оледенений
В науке существуют различные теории о причинах оледенений:
Последняя ледниковая эра
Кайнозойская ледниковая эра (30–20 млн лет назад — настоящее время) — последняя на данный момент ледниковая эра. Предполагается, что она может являться следствием похолодания, вызванного образованием пролива Дрейка примерно 37 млн лет.
Настоящий геологический период — голоцен, начавшийся ≈ 12 000 лет назад, характеризуется как относительно теплый промежуток после плейстоценового ледникового периода, часто квалифицируемый как межледниковье.
В течение этого последнего ледникового периода наблюдались чередующиеся эпизоды наступления и отступления ледников. Максимум последнего оледенения был примерно 22 000 лет назад.
Малый ледниковый период в России
В России малый ледниковый период ознаменовался в частности исключительно холодным летом в 1601, 1602 и 1603 годах, когда морозы ударяли в июле-августе, а снег ложился в начале осени.
Необычные холода повлекли за собой неурожай и голод, а как следствие, по мнению некоторых исследователей, стали одной из предпосылок к началу Смутного времени. Зима 1656 года была столь суровой, что в вошедшей в южные районы Русского царства польской армии от морозов погибло две тысячи человек и тысяча лошадей.
В Нижнем Поволжье в зиму 1778 года птицы замерзали в полете и падали мертвыми. В ходе русско-шведской войны 1808–1809 годов русские войска по льду преодолели Балтийское море.
Еще более холодным был малый ледниковый период в Сибири. В 1740–1741 годах экспедиция В. Беринга фиксировала сильные морозы на Камчатке и на Командорских островах.
Как повлиял на Землю последний ледниковый период
В середине мая вышел доклад Океанографического института Вудс-Хоул, гпосвященный последнему ледниковому периоду на Земле. Ученые пришли к выводу, что поверхность нашей планеты во время последнего ледникового периода охлаждалась на 6 градусов по Цельсию.
Анализ был основан на изучении благородных газов, которые растворены в подземных водах. Оказалось, что температура поверхности суши в средних и низких широтах охлаждалась в те времена почти на 6 градусов по Цельсию.
При этом специалисты подчеркнули, что их данные температуры намного ниже тех, что другие специалисты предоставляли ранее. Реальное значение работы заключается в том, что предыдущие исследования сильно недооценили охлаждение в последний ледниковый период, что привело к низким оценкам чувствительности климата Земли к парниковым газам.
Средняя температура на Земле в ледниковый период составила примерно 7,8 градусов по Цельсию, что всего на 6 градусов ниже, чем средняя температура на планете сегодня.
Когда следующий ледниковый период?
Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) обнаружили, что на Земле наступит глобальный ледниковый период, когда уровень солнечного излучения, который получает планета, быстро поменяется в течение геологически короткого периода времени. Количество солнечного излучения не должно опускаться до определенной пороговой точки.
Результаты исследования предполагают: независимо от того, что вызвало ледниковые периоды на Земле, наиболее вероятно, были вовлечены процессы, уменьшающие количество солнечной радиации, выходящей на поверхность планеты. К примеру, извержения вулканов или биологически индуцированное образование облаков, которые могли значительно заблокировать солнечные лучи.
Глобальные ледниковые периоды на Земле носят временный характер из-за углеродного цикла планеты. Когда планета не покрыта льдом, уровни углекислого газа в атмосфере в некоторой степени контролируются выветриванием горных пород и минералов.
Когда планета покрыта льдом, выветривание значительно уменьшается, так что углекислый газ накапливается в атмосфере, создавая парниковый эффект, который в конечном итоге приводит к оттаиванию планеты.
Почему ледниковый период на Земле случается каждые 100 тысяч лет?
За последний миллион лет ледниковый период на Земле наступал примерно каждые 100000 лет. Этот цикл существует на самом деле, и разные группы ученых в разное время пытались найти причину его существования. Правда, превалирующей точки зрения по этому вопросу пока нет.
Более миллиона лет назад цикл был другим. Ледниковый период сменялся потеплением климата примерно раз в 40 тыс. лет. Но затем периодичность наступления ледников сменилась с 40 тыс. лет до 100 тыс. Почему так случилось?
Эксперты из Кардиффского университета предложили собственное объяснение этому изменению. Результаты работы ученых были опубликованы в авторитетном издании Geology. По мнению специалистов, основная причина смены периодичности наступления ледниковых периодов — это океаны, вернее, их способность поглощать углекислый газ из атмосферы.
Изучая отложения, составляющие дно океанов, команда обнаружила, что концентрация СО2 изменяется от слоя к слою отложений как раз с периодом в 100 тыс. лет. Вполне вероятно, говорят ученые, что излишки углекислого газа были извлечены из атмосферы поверхностью океана с дальнейшим связыванием этого газа. В результате среднегодовая температура постепенно понижается, и наступает очередной ледниковый период. И так получилось, что продолжительность ледникового периода более миллиона лет назад увеличилась, а цикл «тепло-холод» стал более длительным.
«Вероятно, океаны поглощают и выделяют углекислый газ, и когда льдов становится больше, океаны поглощают больше углекислого газа из атмосферы, делая планету холоднее. Когда льдов мало, океаны выделяют углекислый газ, так что климат становится теплее», — говорит профессор Кэрри Лиар (Carrie Lear). «Изучая концентрацию углекислого газа в останках крошечных существ (здесь имеются в виду осадочные породы, — прим.ред.), мы узнали о том, что в периоды, когда площадь ледников увеличивалась, океаны поглощали больше углекислого газа, так что можно предположить, что в атмосфере его становится меньше».
Морские водоросли, как утверждают специалисты, играли основную роль в поглощении CO2, поскольку углекислый газ является важнейшим компонентом процесса фотосинтеза.
Углекислый газ попадает из океана в атмосферу в результате апвеллинга. Апвеллинг (англ. upwelling) или подъём — это процесс, при котором глубинные воды океана поднимаются к поверхности. Наиболее часто наблюдается у западных границ материков, где перемещает более холодные, богатые биогенами воды с глубин океана к поверхности, замещая более тёплые, бедные биогенами поверхностные воды. Также может встречаться практически в любом районе мирового океана.
Слой льда на поверхности воды предотвращает попадание углекислого газа в атмосферу, так что, если замерзает значительная часть океана, это продлевает продолжительность ледникового периода. «Если мы считаем, что океаны выделяют и поглощают углекислый газ, то мы должны понимать, что большое количество льда предотвращают этот процесс. Это как крышка на поверхности океана», — говорит профессор Лиар.
При увеличении площади ледников на поверхности льда не только снижается концентрация «согревающего» CO2, но и увеличивается альбедо тех регионов, которые покрыты льдом. В результате планета получает меньше энергии, а значит, еще быстрее охлаждается.
Сейчас на Земле межледниковый, тёплый период. Последний ледниковый период закончился около 11000 лет назад. С тех пор среднегодовая температура и уровень моря постоянно повышаются, а количество льда на поверхности воды океанов снижается. В результате, как считают ученые, в атмосферу поступает большое количество CO2. Плюс ко всему, углекислый газ производит и человек, причем в огромных количествах.
Все это привело к тому, что в сентябре концентрация углекислого газа в атмосфере Земли повысилась до 400 частей на миллион. Этот показатель увеличился с 280 до 400 частей на миллион всего за 200 лет развития промышленности. Скорее всего, СО2 в атмосфере в обозримом будущем не станет меньше. Все это должно повлечь за собой увеличение среднегодовой температуры на Земле примерено на +5°C в ближайшую тысячу лет.
Специалисты кафедры изучения климата в Потсдамской обсерватории недавно построили модель земного климата с учетом глобального цикла углерода. Как показала модель, даже при минимальных показателях выброса углекислого газа в атмосферу ледниковый щит Северного полушария не сможет увеличиваться. Это означает, что наступление следующего ледникового периода может сдвинуться вперед минимум на 50-100 тысяч лет. Так что впереди нас ждет очередное изменение цикла «ледники-потепление», на этот раз за это отвечает человек.
Малый ледниковый период: как Россия его пережила?
Почему он наступил?
Согласно исследованию ещё 1976 года, которое опубликовал Джонн Эдди, во время Малого ледникового периода наблюдалась пониженная солнечная активность. Также ученые (в частности, Томас Кроули) связывают резкое похолодание, начавшееся в XIV веке, с, напротив, повышенной активностью вулканов. Массовые извержения выбрасывают в атмосферу аэрозоли, на которых рассеивается солнечный свет. Это может приводить к глобальному затемнению и похолоданию.
Важным фактором, который превратил Малый ледниковый период в катаклизм глобального значения стало то, что процессы, которые начались с его началом (снижение сельскохозяйстве нной активности, рост площади лесов) привел к тому, что диоксид углерода, содержащийся в атмосфере, стал поглощаться биосферой. Этот процесс также способствовал снижению температуры. Если говорить совсем простыми словами, чем больше леса, тем холоднее.
Последствия европейского масштаба
Самые глобальные изменения Малый ледниковый период внес в жизнь Европы. С 1315 по 1317 годы из-за Великого голода в Европе вымерла почти четверть населения. В период с 1371 по 1791 годы в одной только Франции было 111 голодных лет.
Малый ледниковый период изменил рынок Европы. Англия и Шотландия больше не могли конкурировать с Францией на рынке вина. Виноградарство в северной Германии, Англии и Шотландии прекратилось. Заморозки затронули даже северную Италию, о чем писали и Данте, и Петрарка.
Малый ледниковый период также стал пердвестником чумы, которую в Европе окрестили «черной смертью». Это было связано с массовой миграцией крыс, которые ради выживания стали селиться ближе к людям.
Территория современной России также серьезно пострадала от резкого изменения климата, хотя Малый ледниковый период затронул русские земли несколько позже, чем Европу. Самым тяжелым временем стал XVI век.
Тяжелыми для России были годы 1548–1550, 1555–1556, 1558, 1560 –1561, катастрофическим и 1570–71. Сложным был длинный период 1587–1591 годы. Что характерно, эти же годы отмечаются, как этапы экономического кризиса России XVI века, вызвавшие самые большие демографические потери.
Историки отмечают, что неблагоприятные изменения начали наступать с севера. В 1500-1550 годах на 12-17 % снижается население на Северо-Западе, в 1550-е годы сильно страдает Новгородская Земля. В первой половине 1560-ых годов годов запустение охватывает западные уезды (Можайск, Волоколамск). К 1570-ым годам кризис охватывает центральные и восточные области.
Убыль населения по платежным записям 1570-80-ых годов составила вокруг Новгорода 76,7%, вокруг Москвы 57,4%. Цифры запустения только за два года катастрофических года достигали в Коломне 96%, в Муроме 83:%, во многих местах было заброшено до 80% земель.
Сильнейший неурожай 1570 года описал иностранный опричник Генрих Штаден: «Был тогда великий голод; из-за кусочка хлеба человек убивал человека. А у великого князя по дворам в его подклетных селах, доставлявших содержание дворцу, стояло много тысяч скирд необмолоченного хлеба в снопах. Но он не хотел продавать его своим подданным, и много тысяч людей умерло в стране от голода, а собаки пожирали».
Вслед за неурожаем, в 1571 году последовала эпидемия чумы. Тот же Штаден писал: «К тому же всемогущий бог наслал еще великий мор. Дом или двор, куда заглядывала чума, тотчас же заколачивался и всякого, кто в нем умирал, в нем же и хоронили; многие умирали от голода в своих собственных домах или дворах. И все города в государстве, все монастыри, посады и деревни, все проселки и большие дороги были заняты заставами, чтобы ни один не мог пройти к другому.
Чума усиливалась, а потому в поле вокруг Москвы были вырыты большие ямы, и трупы сбрасывались туда без гробов по 200, по 300, 400, 500 штук в одну кучу. В Московском государстве по большим дорогам были построены особые церкви; в них ежедневно молились, чтобы господь смилостивился и отвратил от них чуму».
Миграция населения и рост казачества
В 1588 году в России побывал ученый англичанин Джильс Флетчер. В своей книге «Проезжая по Московии» он писал: «Так по дороге к Москве, между Вологдой и Ярославлем встречается, по крайней мере, до пятидесяти деревень, иные в полмили, другие в целую милю длины, совершенно оставленные, так что в них нет ни одного жителя».
Англичанин объясняет это запустение опричниной, однако в отношении Вологды и Ярославля это обьяснение не может быть верным, поскольку это были богатые опричные области. Вывод напрашивается сам собой: опустение этих земель было вызвано неурожаями.
От голода и неурожаев люди бежали на юг и миграция эта носила массовый характер. Именно в тот период времени огромный приток русских и «королевских» невольников зафиксировали крымские рынки. Схожие процессы происходили и в Речи Посполитой: и там был отток населения на юг и рост казачьих общин.
Также голодавшие бежали в Заволжье на Нижнюю Волгу, на Яик и Дон – там казацкое население начало быстро расти после 1570 года
Отток населения из центральных регионов вызвал участившиеся набеги крымцев на Москву. Войска Девлет Герея несколько раз осаждали Москву, в 1571 году учинив в городе сильнейший пожар, который практически уничтожил город. Только победа в 1572 году в Битве при Молодях спасла Россию от порабощения.
Малый Ледниковый период
Ма́лый леднико́вый пери́од (МЛП) — период глобального относительного похолодания, имевший место на Земле в течение XIV—XIX веков. Данный период является наиболее холодным по среднегодовым температурам за последние 2 тысячи лет. Малому ледниковому периоду предшествовал Атлантический оптимум (примерно X—XIII века) — период сравнительно теплой и ровной погоды, мягких зим и отсутствия сильных засух.
Содержание
Исторические факты
Малый ледниковый период делится на 3 стадии.
Первая (условно — XIV—XV века). Исследователи полагают, что наступление малого ледникового периода было связано с замедлением течения Гольфстрима около 1300 года. В 1310-х годах Западная Европа, судя по хроникам, пережила настоящую экологическую катастрофу. Дождливые лета и необыкновенно суровые зимы привели к гибели нескольких урожаев и вымерзанию фруктовых садов в Англии, Шотландии, северной Франции и Германии. В Шотландии и северной Германии прекратилось виноградарство и производство вин. Зимние заморозки стали поражать даже северную Италию. Ф. Петрарка и Дж. Бокаччо фиксировали, что в XIV в. снег нередко выпадал в Италии. Прямым последствием первой фазы МЛП стал массовый голод первой половины XIV века. Косвенным — кризис феодального хозяйства, возобновление барщины и крупные крестьянские восстания в Западной Европе. В русских землях первая фаза МЛП дала о себе знать в виде череды «дождливых лет» XIV века.
Средневековые легенды утверждают, что именно в это время от штормов в Атлантике погибли мифические острова — «Остров Дев» и «Остров Семи Городов».
Примерно с 1370-х годов температура в Западной Европе стала медленно повышаться, массовый голод и неурожаи прекратились. Однако холодные, дождливые лета были частым явлением на протяжении всего XV века. Зимой частым явлением были снегопады и заморозки на юге Европы. Относительное потепление началось только в 1440-е годы, и оно сразу привело к подъему сельского хозяйства. Однако температуры Атлантического оптимума восстановлены не были. Для Западной и Центральной Европы снежные зимы были обычным явлением, а период «золотой осени» начинался в сентябре. (См. календарь братьев Лимбург — один из шедевров графики эпохи Возрождения).
Существенным было влияние МЛП и на Северную Америку. На восточном побережье Америки было чрезвычайно холодно, в то время как центральные и западные районы территории современных нам США стали настолько сухими, что Средний Запад превратился в регион пыльных бурь; горные леса полностью выгорели.
В Гренландии стали наступать ледники, летнее оттаивание грунтов становилось все более кратковременным, и к концу века здесь прочно установилась вечная мерзлота. Возросла ледовитость северных морей, и предпринимавшиеся в последующие века попытки достигнуть Гренландии обычно заканчивались неудачей. С конца XV века началось наступание ледников во многих горных странах и полярных районах.
Вторая фаза (условно — XVI век) ознаменовалась временным повышением температуры. Возможно, это было связано с некоторым убыстрением течения Гольфстрима. Другое объяснение «межледниковой» фазы XVI века — максимальная солнечная активность, частично погасившая негативный эффект от замедления Гольфстрима. В Европе вновь было зафиксировано повышение среднегодовых температур, хотя уровень Атлантического оптимума достигнут не был. В некоторых летописях даже упоминаются факты «бесснежных зим» середины XVI века. Однако приблизительно с 1560 года температура начала медленно понижаться. По-видимому, это было связано с началом снижения солнечной активности.
Третья фаза (условно — XVII — начало XIX века) стала наиболее холодным периодом МЛП. Пониженная активность Гольфстрима совпала по времени с наиболее низким после V в. до н. э. уровнем солнечной активности (Маундеровским минимумом). После сравнительно теплого XVI века в Европе резко снизилась среднегодовая температура. Гренландия — «Зеленая земля» — покрылась ледниками и с острова исчезли поселения викингов. Замерзли даже южные моря. По Темзе и Дунаю катались на санках. Москва-река полгода была надежной площадкой для ярмарок. Глобальная температура понизилась на 1 — 2 градуса по Цельсию.
Новую волну похолодания Европа пережила в 1740-е годы. В это десятилетие в ведущих столицах Европы — Париже, Вене, Берлине, Лондоне отмечались регулярные метели и снежные заносы. Во Франции неоднократно отмечалась снежная пурга. В Швеции и Германии, по свидетельствам современников, обильные метели нередко парализовывали движение. Аномальные морозы отмечались в Париже в 1784 году. До конца апреля город находился под устойчивым снеговым и ледовым покровом. Температура колебалась от −7 до — 10 °C.
Влияние на Россию
В России малый ледниковый период ознаменовался, в частности, исключительно холодным летом в 1601, 1602 и 1604, когда морозы ударяли в июле-августе (что приводило даже к ледоставу на Москве-реке), а снег ложился в начале осени. Необычные холода повлекли за собой неурожай и голод, а как следствие, по мнению некоторых исследователей — стали одной из предпосылок к началу Смутного времени. Зима 1656 года была столь суровой, что в вошедшей в южные районы Московского государства польской армии от морозов погибло две тысячи человек и тысяча лошадей. В Нижнем Поволжье в зиму 1778 года птицы замерзали в полёте и падали мёртвыми. В 1807 году русские войска по льду преодолели Балтийское море.
Еще более холодным был малый ледниковый период в Сибири. В 1740—1741 гг. экспедиция В. Беринга фиксировала сильные морозы на Камчатке и на Командорских островах. Посетивший Сибирь в 1771 году русский путешественник И. П. Фальк писал: «климат очень суров, зима жестокая и продолжительная… Часто случаются вьюги в мае и сентябре месяцах». В окрестностях Барнаула снег сошёл только к 15 мая, а первые листья на деревьях появились 27 мая (по новому стилю) По описаниям 1826 года, в Змеиногорске зимой все находящиеся в долинах улицы и дома покрылись сугробами до верхушек крыш.
Влияние события на современный мир
Теория малого ледникового периода выступает одним из наиболее сильных аргументов в руках противников концепций глобального потепления и парникового эффекта. Они утверждают, что современное потепление — это естественный выход из малого ледникового периода XIV—XIX веков, которое возможно приведет к восстановлению температур Атлантического оптимума X—XIII веков. В этой связи, по их мнению, нет ничего удивительного, что в начале XXI века среднегодовые температуры регулярно превышают «климатическую норму», ведь сами «климатические нормы» были написаны под стандарты относительно холодного XIX века. [1] [2]