Перечислите кратко методы восстановления климатов прошлого

Обновлено: 02.07.2024

1. Изменения климата: климаты прошлого и методы их познания

2. О климате всей планеты

Докембрий.
На первых этапах эволюции Земли, вследствие проявления вулканизма началась
дегазация мантии и образование гидросферы и атмосферы. По данным
математического моделирования, первичная атмосфера состояла из смеси метана,
аммиака, углекислого газа, водорода, азота, соединений серы, паров кислот и
водяного пара. Такой состав атмосферы (и прежде всего большое количество
углекислого газа и водяного пара), способствовал образованию парникового
эффекта и, как результат, повышению температуры у земной поверхности до
600°С, что соответствует примерно температурному режиму современной
атмосферы Венеры. В то время был сплошной облачный покров, низвергались
кислотные дожди, сопровождаемые грозами. Как полагают, около 3 млрд лет назад
в океане зародилась жизнь. С появлением синезеленых водорослей,
преобразующих в результате фотосинтеза углекислый газ в кислород, стал
меняться состав атмосферы - уменьшилось содержание углекислого газа и
увеличилось содержание кислорода. Это выразилось в дальнейшем понижении
температуры, и уже 2,5 - 2,6 млрд лет назад стало возможным появление льда следующего важнейшего компонента климатической системы Земли, оказавшего
большое влияние на увеличение неустойчивости климата. На основании
геологических данных выявлены четкие признаки оледенении в
период, относящийся к докембрию (5,6-2,5 млрд лет назад).

3. Земная поверхность на первых этапах эволюции

В дальнейшем, в позднем протерозое (от 950-660 млн лет назад), имеются
свидетельства о трех оледенениях.
► Фанерозой (от 570 млн лет назад) начался с теплого климата, после чего
последовал ряд ледниковых и межледниковых периодов.
► В третичный период, особенно в его ранней части, климат был теплым. В
это время на Шпицбергене произрастали кипарис, секвойя, магнолия; в
Северной Гренландии наряду с этими растениями произрастали еще
платан, каштан, виноград, подобные растения были на севере Якутии и на
Новосибирских островах. На Украине и юге России обитала
субтропическая флора. Об этом свидетельствуют залежи каменного угля
со следами этих растений. В Антарктиде произрастали теплолюбивые
растения и существовали животные, свойственные субтропическому
климату.
► Начиная примерно с 50 млн лет назад, отмечалось устойчивое
ступенеобразное понижение температуры, особенно в высоких широтах,
что связывается с дальнейшим уменьшением содержания углекислого газа
в атмосфере.

Около 25 млн лет назад началось оледенение Антарктиды, 6 млн
лет — Гренландии, 3-5 млн лет назад образовался ледяной покров
Северного Ледовитого океана. Далее последовал ряд потеплений
и оледенений. Для конца кайнозоя характерна более частая смена
ледниковых и межледниковых периодов.
В последнем промежутке времени (от 1,2 млн лет назад)
имели место четыре ледниковых периода, разделяемых
межледниковьями. 26 тыс. лет назад в конце
четвертичного периода кайнозоя началось последнее
распространение ледникового покрова. В эпохи оледенений
ледниковые покровы распространялись на огромных территориях.
Толщина льда в Европе и Азии составляла 1,5-3 км. С
распространением ледников увеличивалось альбедо планеты и
большая часть поступающей солнечной энергии отражалась в
мировое пространство, что сказывалось на понижении средней
температуры воздуха у поверхности.

6. Плейстоценовое оледенение

8. Методы познания климатов прошлого

Информацию о климатах прошлых эпох несут горные породы, отложения
и захороненные в них остатки растительности и живых организмов, их
видовой состав. Признаком повышенной в прошлом влажности нынешних
пустынь могут быть сохранившиеся следы былой речной сети и речных форм
рельефа. Перемещение древних снеговых линий в горах дает представление о
похолоданиях и потеплениях. Из анализа спор и пыльцы древних растений
устанавливают видовой состав растительности, а по нему определяют
климатические условия. Определение численных значений температур древних
водоемов возможно по соотношению легкого и тяжелого изотопов кислорода,
содержащихся в раковинах и скелетах древних организмов, живущих в водной
среде. На основании таких оценок можно судить о тепловом состоянии
окружающей среды тысячи и миллионы лет назад.
► Большую информацию о палеоклиматах далекого прошлого содержат ледниковые
щиты Антарктиды и Гренландии. По образцам льда, извлеченным из пробуренных
скважин с разных глубин, получают оценки температур прошлого в
хронологическом порядке. Из анализа содержимого газовых пузырьков во льду
получают данные о газовом составе атмосферы прошлого. С развитием
вычислительной техники в последние десятилетия появилась возможность изучать
эволюцию климата методами математического моделирования - решением систем
уравнений, описывающих взаимодействие всех компонентов климатической
системы на основе законов физики, химии и др.

Серьезные централизованные исследования глобального климата начались с конца XIX века. До этого имелись отдельные, несистематизированные наблюдения, которые, однако, могут быть предметом глубоких научных исследований и обобщений. Глубже в прошлое заглядывают летописи, литература, фольклор.

От доисторических времен сохранились наскальные изображения, фрески, изображающие животных и другие природные объекты. Эти источники информации тоже нельзя сбрасывать со счетов. А как быть в отношении тех времен, относительно которых нет информации, оставленной нашими предками? Наука и здесь не бессильна. Палеоклиматология располагает многими методами. Перечислим их.

Палеоботаника — исследование экологической обстановки и климата прошлого на основе остатков ископаемых растений. Окаменевшие стволы древних деревьев дают много сведений специалистам. Каждый вид растений существует в определенных климатических условиях. Биоразнообразие — количество видов и распределение их по численности — существенный показатель, отражающий температуру, влажность и другие экологические параметры.

Палеозоология — совокупность методов, основанных на изучении останков ископаемых животных. Зоологи и экологи знают, в каких климатических зонах, при каких температурах жили те или иные животные геологического прошлого. Например, известно, что ископаемые крокодилы, как и современные, не могли пережить морозов и обитали лишь в тропиках. А вот динозавры, судя по всему, были теплокровными и могли обитать в достаточно широких климатических пределах.

Следующая группа методов — палеопедологические. Это — изучение ископаемых почв. Основу метода заложил великий русский ученый В. В. Докучаев, установивший закон почвенной зональности. Закон определяет связь между характером почв и климатом. Ископаемые окаменелые почвы дают прекрасный материал для изучения древнего климата.

Близкие методы — литологические, изучение геологических пород небиологического происхождения. На их формирование огромное влияние оказывает климат.

Специально выделяют палеокриогенные данные. В их основе лежит изучение вечной мерзлоты. Данные о многолетней мерзлоте прошлого и связанных с ней криогенных процессах и явлениях служат значимым источником информации о палеоклиматах. Особенно относительно холодных эпох в истории Земли.

Далее следует назвать палеогляциологические данные. В основе их лежит изучение ледников и следов их перемещения. Понятно, что в холодные эпохи площадь ледников увеличивается. В свою очередь ледники усиливают процесс похолодания, снижая температуру окружающей среды. Так, в наши дни Антарктида охлаждает Южное полушарие, делая его холоднее Северного.

В совокупности все эти методы позволяют построить достаточно точную картину динамики климата за много лет.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Климат, времена года и растительность

Климат, времена года и растительность Хотя Эфиопия и лежит в тропиках, только ее окраинные территории имеют действительно тропический климат. Климат же нагорий, столь характерных для этой страны, варьируется в соответствии с высотой от субтропического до умеренного. Тем

ПРИРОДА И КЛИМАТ АРТЕКА

ПРИРОДА И КЛИМАТ АРТЕКА Южный берег Крыма — это богатейшая сокровищница природы. Одним из наиболее красивых, уютных и солнечных его уголков является Артек, расположенный на западном склоне Аю-Дага. В Артеке круглый год цветы: за последними осенними — идут ранние

Климат

Климат Климат в Ермаке резко континентальный. Значит это вот что. Расположен Ермак на той же широте, что и Лондон, Берлин, Варшава или Орел и Тамбов, но в году превалируют всего два сезона – зима и лето. Весны и осени почти нет. То есть еще в марте температура воздуха –10°, а

VIII на стыке эпох

Антон Орехъ Я знаю, что мы делали прошлых 25 лет

Глава 5 Реликвии отдаленных эпох

Глава 5 Реликвии отдаленных эпох Наше настоящее с его трагедиями и контрастами, возможно, окажется непостижимым для будущих историков (как непостижно оно и для нынешнего их поколения), и они по этой причине вычеркнут его точно так же, как вычеркнули многое в отдаленном

Климат, болезни

Климат, болезни Климат в Москве умеренный. Зимние морозы достигают до 30°, но продолжаются недолго; редко летние жары превышают 28°, осень преимущественно бывает сухая и здоровая, весна – почти всегда непостоянна, но редко сопряжена с какими-нибудь поветриями и болезнями.

Вулканы и климат

Вулканы и климат В ночь с 13 на 14 апреля 2010 года природа вновь напомнила о своей мощи. Произошло извержение исландского вулкана Эйяфьяелоокудль.Оно привело ко многим неблагоприятным последствиям. Из-за пылевого загрязнения атмосферы закрыли многие авиационные маршруты.

Термиты и мировой климат

Термиты и мировой климат Совсем пренебрегать ролью человечества в контроле глобального климата было бы неправильно. В ряде случаев человек выступает как триггер, запускающий значимые процессы. Об одном из таких триггерных эффектов следует рассказать подробнее.Среди

Заметное влияние человека на климат

Геологические и микрофаунистические методы: первые работают в масштабах десятков и сотен миллионов лет, вторые – десятков и сотен тысяч лет. Микрофаунистика изучает останки древней фауны в осадочных породах, как правило, в донных отложениях озер, морей и океанов. Скорость накопления осадков чрезвычайно мала, поэтому в одном небольшом образце содержится информация сразу о тысячах и десятках тысяч лет. Это очень грубо. Приведенные ниже методы дают возможность судить о температуре, например, зимы такого-то года.

Дендрохронология. Каков климат, такова и растительность. А какова растительность (флора), таков и животный мир (фауна). Деревья – живые хронисты эпохи. Смена времен года отражается на спилах годовыми кольцами. Каждый год образуется новое кольцо. По кольцу видно, хорошо было дереву в тот год или плохо. Если дереву хорошо, оно быстро толстеет, годовые кольца получаются широкими, а если дереву чего-то не хватает, годовое кольцо получается узкое. Но вот чего не хватает дереву для полноценного роста - тепла или влаги? То есть, холодное было время, или засушливое? На этот вопрос дендрохронологический метод ответить не может.

Уже давно в науке существует двухпараметрическая диаграмма Холдреджа. По вертикали в ней отложена среднегодовая температура, а по горизонтали среднегодовое количество осадков. На самой диаграмме нанесены линии, ограничивающие все известные на свете растительные сообщества – арктическая тундра, тайга, широколиственные леса, пустыня, полупустыня, лесостепь, степь, саванна, тропические леса. То есть, располагая всего двумя параметрами – среднегодовыми температурами и влажностью, можно сказать, в какой конкретно зоне вы находитесь. Если, скажем, осадков у нас 600 мм, а среднегодовая температура +5 о С – это смешанные леса в умеренной зоне, Москва. Если осадков 4000 мм, а среднегодовая температура +27 о С – влажные тропические леса. Температура -5 о С и всего 200 мм осадков – арктическая пустыня.

Иными словами, если где-то в природе мы нашли законсервированные остатки пыльцы растений, которые в состоянии датировать по времени, то получаем самый настоящий палеотермометр. Прекрасными хранителями таких остатков являются верховые торфяные болота. Торф – это недоделанный уголь. На 98% он состоит из растительных остатков и на 2% - из остатков животных и микроорганизмов. Скорость торфонакопления очень велика – она может достигать нескольких миллиметров в год. Извлекая из болота колонки торфа, мы имеем подробную информацию – буквально по годам.

После того как палинологи извлекают из болота торфяные керны, они изучают их по слоям: смотрят, в каком слое пыльца каких растений содержится. Скажем, если в слоях торфа травянистые сообщества преобладают над древесно-кустарниковыми видами, значит когда-то здесь была степь. Если говорить о центральной России, то ландшафт здесь менялся от тундры и даже арктической пустыни до широколиственного леса. А дальше по соотношению пыльцы разных видов определяется среднегодовая температура. Причем точность метода составляет полградуса для среднегодовой температуры.

Гляциология. С.96. Изучает вечные льды. Они есть в Арктике, Антарктике, Гренландии, высоко в горах на любой широте. Ледники в горах очень остро реагируют на колебания среднегодовой температуры. Чуть тепе стало – нижняя оконечность ледника подтаяла и ушла выше в горы. Похолодало – ледник опустил свой ледник ниже. Кроме того существует гляциология изотопная. В лабораториях с помощью масс-спектрометров ученые устанавливают химический и изотопный состав кернов. По соотношению изотопов кислорода 16 О и 18 О в атмосферных осадках (то есть в снегах, которые выпали в Антарктиде и слежались в лед) определяют прежний климат. Дело в том, что изотопное соотношение изотопов 16 О и 18 О в воде очень четко коррелирует с температурой.

Для этих исследований в многолетних ледовых куполах с помощью бура вынимают керны (столбики льда). В ледовых столбиках попадаются вмороженные мельчайщие пузырьки воздуха, исследуя газовый состав которых можно узнать состав атмосферы Земли в далеком прошлом.

Содержание в атмосфере углекислого газа очень хорошо коррелирует с температурой –высокие пики температуры на графике совпадают с высокими пиками содержания СО₂ в атмосфере. То есть, в эпохи потепления углекислоты в атмосфере было больше, чем в эпохи похолодания. Откуда же она бралась, если никаких активно пыхтящих фабрик и заводов миллионы лет назад не было? А бралась она из океанов. Сначала увеличивалась среднеглобальная температура, потом повышалась концентрация парниковых газов в атмосфере из-за повышения температуры воды: океаны начинали активно газить, как теплое шампанское. Т.е., повышение концентрации углекислого газа в атмосфере – следствие повышения ее температуры, а не наоборот!

Лимнология. С.100. Это анализ озерных отложений. Озера – настоящие аккумуляторы климатичекой информации. Существует три вида озерных отложений – диатомовый, микрофаунистический и изотопный. Диатомы – класс микроводорослей. В мире существует около пяти тысяч диатом. Причем соотношение этих видов в водоеме зависит от температуры. В холодной воде живут одни виды диатом, в чуть более теплой – другие. Потеплела вода на градус – изменился видовой состав. Живой термометр! Исследуя диатомовый микст, можно сказать, какая температура была в ту или иную эпоху.

Кое - что можно сказать и просто по характеру озерных отложений. Скажем, если в некоторых слоях керна донной грязи африканского озера Чад много песка, значит Сахара наступала в ту эпоху. Если песка нет совсем, а есть тропическая микрофауна, значит шумели здесь тропические леса. Так один слой керна за другим рассказывают нам, как менялся климат в данной части Африки.

Исторические методы. С.105. Историческая климатология – это восстановление картины на основе документов. Летописи. Показания древних историков. Художественные произведения. А начиная с XVI века – судовые журналы, дневники путешественников.

За последние 65 млн. лет Земля пережила 4 ледниковые эры.

Последнее отступление ледников в голоцене началось 10 тыс. лет назад.

В 982 г. викинг Эйрик Рыжий назвал открытую им землю Гренландией потому, что она была зеленой.

В Х-ХIII веках Европа была теплее, чем сегодня. В Северной Германии и Шотландии рос виноград. Затем начался малый ледниковый период. Европа пережила экологическую катастрофу. В Шотландии и Северной Германии прекратилось виноградарство. Снег выпадал даже в Италии. Из-за холодных зим начался массовый голод. В XVI Европа оттаяла и в XVII веке начала замерзать снова. В 1621 – 1669 годах замерзал Босфор, в Москве в начале XVII века заморозки ударяли в июле-августе, а снег ложился в начале осени. Очевидно, что XVI веке Европа оттаяла не из-за парникового эффекта. Также очевидно, что климатический оптимум X-XIII веков, когда Гренландия была зеленой, а в Шотландии рос виноград, не привел к исчезновению человечества. Катастрофой для Европы стало, наоборот, похолодание.

Глобальное потепление – процесс постепенного увеличения среднегодовой температуры атмосферы Земли и Мирового океана. Межгосударственная группа экспертов по изменению климата (МГ ЭИК) ООН утверждает, что средняя температура по Земле поднялась на 0.7 о С по сравнению со второй половиной XVIII века и что большая часть потепления, наблюдавшегося в последние 50 лет, вызвано деятельностью человека, в первую очередь выбросом газов, вызывающих парниковый эффект. По мнению экспертов, в XXI веке средняя температура поверхности Земли может повыситься от 1.1до 6.4 о С. И это приведет к повышению уровня Мирового океана, природным катаклизмам, наводнениям, засухе, ураганам.

За последние 65 млн. лет Земля пережила 4 ледниковые эры.

Последнее отступление ледников в голоцене началось 10 тыс. лет назад.

В 982 г. викинг Эйрик Рыжий назвал открытую им землю Гренландией потому, что она была зеленой.

Некоторые климатологи полагают, что климатические изменения – естественный планетарный процесс, бояться которого не нужно. Но, по мнению большинства ученых, потепление – причина таяния ледников и повышения уровня океанов, а также учащения летних засух, мощных ураганов, наводнений.

Причины изменения климата

Климат на планете формируется под влиянием Солнца. Солнечное излучение нагревает земную поверхность неравномерно (в экваториальной области сильнее), из-за этого образуются движущиеся в определенном направлении ветры и морские течения. При повышении солнечной активности отмечаются потепления и геомагнитные бури.

Естественными причинами климатических преобразований являются сдвиги планетарной орбиты, изменения геомагнитного поля, движения материковых и океанических плит, вулканические извержения. На протяжении всей истории планеты они влияли на климат, способствовали его циклическим колебаниям, называемым ледниковыми периодами и межледниковьями.

Но на данном этапе существования планеты к естественным причинам преобразований климата добавились антропогенные, то есть связанные с деятельностью человека. Основная причина – парниковый эффект. С начала 21 века его воздействие на планету в 8 раз превысило по интенсивности воздействие солнечной радиации.

Факторы изменения климата

Следует подробнее рассказать о факторах, провоцирующих глобальное изменение климата на Земле:

Парниковые газы накапливаются в атмосфере в результате воздействия разнообразных антропогенных факторов:

сгорания топлива;
использования аэрозолей;
выброса отходов тяжелой промышленности;
химической обработки сельскохозяйственных земель;
животноводческой деятельности;
вырубки лесов;
свалок мусора и захоронений отходов.

Если бы к естественным факторам не прибавились антропогенные, то изменение климата не носило бы такой выраженный характер.

Последствия глобальных изменений

Негативных последствий глобального потепления гораздо больше, чем положительных.
Из благоприятных моментов следует отметить:

увеличение урожайности сельскохозяйственных культур в условиях умеренного климата;
повышение продуктивности лесных биоценозов.

Отрицательные последствия изменения климата:

повышение влажности климата, усиление неравномерности выпадения осадков, приводящее к учащению засух и наводнений;
повышение уровня Мирового океана, затопление мелких островов и прибрежных низменностей;
угнетающее влияние на живую природу, слишком быстрое изменение среды обитания растительных и животных организмов (ученые предсказывают вымирание 30% не сумевших приспособиться видов);
таяние ледников, возрастание опасности лавин и селевых потоков;
снижение количества осадков и объема пресных водоемов, дефицит питьевой воды;
снижение урожайности в сельскохозяйственных районах вне умеренного климата;
негативное влияние на здоровье человека, повышение частоты сердечно-сосудистых, психических и некоторых других патологий;
снижение продуктового обеспечение населения.

Пути решения проблемы

Для снижения концентрации углекислого газа в атмосфере требуется восстановление лесных массивов.

К сожалению, пока идет обратный процесс – интенсивная рубка.

С реализацией вышеперечисленных мер нельзя затягивать. По прогнозам ученых, если климатические изменения будут продолжаться в том же темпе, то европейцев ждет тяжелое испытание: из-за таяния покровных ледников Арктики и Гренландии повысится уровень океана, течение Гольфстрим изменит направление, Европу накроет ледниковый период. Человечество во всех частях света вынуждено будет выживать в условиях засух и ураганов, эпидемических вспышек, острого дефицита пищи и питьевой воды.

Читайте также: