Климатические циклы в истории земли кратко

Обновлено: 02.07.2024

Хорошее и понятное объяснение причин климатических изменений.
Скорее всего, нам надо радоваться, что мы живём в эпоху потепления, а не похолодания. Во времена ледниковых периодов Европа переставала быть пригодной для жизни.

Портал Проза.ру предоставляет авторам возможность свободной публикации своих литературных произведений в сети Интернет на основании пользовательского договора. Все авторские права на произведения принадлежат авторам и охраняются законом. Перепечатка произведений возможна только с согласия его автора, к которому вы можете обратиться на его авторской странице. Ответственность за тексты произведений авторы несут самостоятельно на основании правил публикации и законодательства Российской Федерации. Данные пользователей обрабатываются на основании Политики обработки персональных данных. Вы также можете посмотреть более подробную информацию о портале и связаться с администрацией.

Циклы Миланковича (названы в честь сербского астрофизика Милутина Миланковича) — колебания достигающего Земли количества солнечного света и солнечной радиации на протяжении больших периодов времени. В значительной мере циклы Миланковича объясняют происходящие на Земле естественные изменения климата и играют большую роль в климатологии и палеоклиматологии, главным образом в изучении проблематики глобального потепления и парникового эффекта. Тем не менее, из-за сложных процессов взаимодействия разных факторов, а также обратной связи, полное отождествление перемен климата с колебаниями получаемого Землёй количества солнечной энергии неоправданно и не может служить достаточно точной моделью для реконструкции климатических процессов прошлого и будущего.

Циклы Миланковича описывают периодически возникающие отклонения инсоляции полушарий от средней за большой период времени в пределах от 5 до 10 процентов. Причиной этих отклонений от средней интенсивности солнечного излучения на Земле являются три эффекта:

Прецессия: поворот земной оси с периодом около 25 750 лет, в результате которого меняется сезонная амплитуда интенсивности солнечного потока на северном и южном полушариях Земли;
Нутация: долгопериодические (так называемые вековые) колебания угла наклона земной оси к плоскости её орбиты с периодом около 41 000 лет;
долгопериодические колебания эксцентриситета орбиты Земли с периодом около 93 000 лет.

Поскольку три описанные эффекта являются периодическими с некратным периодом, регулярно возникают достаточно продолжительные эпохи, когда они оказывают кумулятивное влияние, усиливая друг друга. Циклы Миланковича обычно используются для объяснения климатического оптимума голоцена.

Глобальные изменения климата за последние 0,5 млн лет.
Климатические индикаторы: изменение уровня океана (синий), концентрация 18 O в морской воде, концентрация CO₂ в антарктическом льду. Деление временной шкалы — 20 000 лет. Пики уровня моря, концентрации CO₂ и минимумы 18 O совпадают с межледниковыми температурными максимумами

Изменение климата — колебания климата Земли в целом или отдельных её регионов с течением времени, выражающиеся в статистически достоверных отклонениях параметров погоды от многолетних значений за период времени от десятилетий до миллионов лет. Учитываются изменения как средних значений погодных параметров, так и изменения частоты экстремальных погодных явлений. Изучением изменений климата занимается наука палеоклиматология. Причиной изменения климата являются динамические процессы на Земле, внешние воздействия, такие как колебания интенсивности солнечного излучения, и, с недавних пор, деятельность человека. Изменения в современном климате (в сторону потепления) называют глобальным потеплением.

Содержание

1 Проявления климатических изменений
- 1.1 Оледенения
- 1.2 Изменчивость мирового океана
- 1.3 Климатическая память
- 2.1 Неантропогенные факторы и их влияние на изменение климата
  - 2.1.1 Тектоника литосферных плит
  - 2.1.2 Солнечное излучение
  - 2.1.3 Циклы Миланковича
  - 2.1.4 Вулканизм
  - 3.1 35-45 летние циклы изменений климата
  Проявления климатических изменений
  
  Погода — это состояние нижних слоев атмосферы в данное время, в данном месте. Погода является хаотичной нелинейной динамической системой. Климат — это усредненное состояние погоды и он предсказуем. Климат включает в себя такие показатели, как средняя температура, количество осадков, количество солнечных дней и другие переменные, которые могут быть измерены в каком-либо определенном месте. Однако на Земле происходят и такие процессы, которые могут оказывать влияние на климат.
  
  Оледенения : Ледниковый период
  
  Самые значительные климатические процессы за последние несколько миллионов лет — это смена гляциальных (ледниковых эпох) и интергляциальных (межледниковий) эпох текущего ледникового периода, обусловленные изменениями орбиты и оси Земли. Изменение состояния континентальных льдов и колебания уровня моря в пределах 130 метров являются в большинстве регионов ключевыми следствиями изменения климата.
  
  Изменчивость мирового океана Термохалинная циркуляция
  
  В масштабе десятилетий климатические изменения могут быть результатом взаимодействия атмосферы и мирового океана. Многие флуктуации климата, включая южную осцилляцию Эль-Ниньо, а также североатлантическую и арктическую осцилляции, происходят отчасти благодаря возможности мирового океана аккумулировать тепловую энергию и перемещению этой энергии в различные части океана. В более длительном масштабе в океанах происходит термохалинная циркуляция, которая играет ключевую роль в перераспределении тепла и может значительно влиять на климат.
  
  В более общем аспекте изменчивость климатической системы является формой гистерезиса, то есть это значит, что настоящее состояние климата является не только следствием влияния определенных факторов, но также и всей историей его состояния. Например, за десять лет засухи озера частично высыхают, растения погибают, и площадь пустынь увеличивается. Эти условия вызывают, в свою очередь, менее обильные дожди в последующие за засухой годы. Таким образом, изменение климата является саморегулирующимся процессом, поскольку окружающая среда реагирует определенным образом на внешние воздействия, и, изменяясь, сама способна воздействовать на климат.
  
  Факторы изменения климата
  
  Изменения климата обусловлены переменами в земной атмосфере, процессами, происходящими в других частях Земли, таких как океаны, ледники, а также, уже в наше время, эффектами, сопутствующими деятельности человека. Внешние процессы, формирующие климат, — это изменения солнечной радиации и орбиты Земли.
  - изменение размеров, рельефа и взаимного расположения материков и океанов,
  - изменение светимости Солнца,
  - изменения параметров орбиты и оси Земли,
  - изменение прозрачности и состава атмосферы, в том числе изменение концентрации парниковых газов (СО₂ и CH₄),
  - изменение отражательной способности поверхности Земли (альбедо),
  - изменение количества тепла, имеющегося в глубинах океана, [источник не указан 2074 дня]
  Неантропогенные факторы и их влияние на изменение климата
  
  Тектоника литосферных плит
  
  На протяжении длительных отрезков времени тектонические движения плит перемещают континенты, формируют океаны, создают и разрушают горные хребты, то есть создают поверхность, на которой существует климат. Недавние исследования показывают, что тектонические движения усугубили условия последнего ледникового периода: около 3 млн лет назад северо- и южноамериканская плиты столкнулись, образовав Панамский перешеек и закрыв пути для прямого смешивания вод Атлантического и Тихого океанов.
  
  Солнечное излучение
  
  На более коротких временных отрезках также наблюдаются изменения солнечной активности: 11-летний солнечный цикл и более длительные вековыми и тысячелетними модуляции. Однако 11-летний цикл возникновения и исчезновения солнечных пятен не отслеживается явно в климатологических данных. Изменение солнечной активности считается важным фактором наступления малого ледникового периода, а также некоторых потеплений, наблюдаемых между 1900 и 1950 годами. Циклическая природа солнечной активности ещё не до конца изучена; она отличается от тех медленных изменений, которые сопутствуют развитию и старению Солнца.
  
  Циклы Миланковича
  
  Поскольку описанные эффекты являются периодическими с некратным периодом, регулярно возникают достаточно продолжительные эпохи, когда они оказывают кумулятивное влияние, усиливая друг друга. Они считаются главными причинами чередования гляциальных и интергляциальных циклов последнего ледникового периода, в том числе объясненяют Климатический оптимум голоцена. Результатом прецессии земной орбиты являются и менее масштабные изменения, такие как периодическое увеличение и уменьшение площади пустыни Сахара.
  
  Вулканизм
  
  Одно сильное извержение вулкана способно повлиять на климат, вызвав похолодание длительностью несколько лет. Например, извержение вулкана Пинатубо в 1991 году существенно повлияло на климат. Гигантские извержения, формирующие крупнейшие магматические провинции, случаются всего несколько раз в сто миллионов лет, но они влияют на климат в течение миллионов лет и являются причиной вымирания видов. Первоначально предполагалось, что причиной похолодания является выброшенная в атмосферу вулканическая пыль, поскольку она препятствует достигнуть поверхности Земли солнечному излучению. Однако измерения показывают, что большая часть пыли оседает на поверхности Земли в течение шести месяцев.
  
  Вулканы являются также частью геохимического цикла углерода. На протяжении многих геологических периодов диоксид углерода высвобождался из недр Земли в атмосферу, нейтрализуя тем самым количество СО₂, изъятого из атмосферы и связанного осадочными породами и другими геологическими поглотителями СО₂.
  
  Антропогенное воздействие на изменение климата
  
  Главными проблемами сегодня являются: растущая из-за сжигания топлива концентрация СО₂ в атмосфере, аэрозоли в атмосфере, влияющие на её охлаждение, и цементная промышленность. Другие факторы, такие как землепользование, уменьшение озонового слоя, животноводство и вырубка лесов, также влияют на климат.
  
  Взаимодействие факторов
  
  Влияние на климат всех факторов, как естественных, так и антропогенных, выражается единой величиной — радиационным прогревом атмосферы в Вт/м². [ источник не указан 1599 дней ] Извержения вулканов, оледенения, дрейф континентов и смещение полюсов Земли — мощные природные процессы, влияющие на климат Земли. В масштабе нескольких лет вулканы могут играть главную роль. В результате извержения вулкана Пинатубо в 1991 года на Филиппинах на высоту 35 км было заброшено столько пепла, что средний уровень солнечной радиации снизился на 2,5 Вт/м². Однако эти изменения не являются долгосрочными, частицы относительно быстро оседают вниз. В масштабе тысячелетий определяющим климат процессом будет, вероятно, медленное движение от одного ледникового периода к следующему.
  
  В масштабе нескольких столетий на 2005 год по сравнению с 1750 годом имеется комбинация разнонаправленных факторов, каждый из которых значительно слабее, чем результат роста концентрации в атмосфере парниковых газов, оцениваемый как прогрев на 2,4-3,0 Вт/м². Влияние человека составляет менее 1 % от общего радиационного баланса, а антропогенное усиление естественного парникового эффекта — примерно 2 %, с 33 до 33,7 град С. Таким образом, средняя температура воздуха у поверхности Земли увеличилась с доиндустриальной эпохи (примерно с 1750 года) на 0,7 °С
  
  Цикличность изменений климата
  
  35-45 летние циклы изменений климата
  
  Чередование прохладно-влажных и тепло-сухих периодов в интервале 35-45 лет, гипотеза выдвинута ещё в конце XIX в. русскими учеными Э. А. Брикнером и А. И. Воейковым. Впоследствии эти научные положения были существенно развиты А. В. Шнитниковым в виде стройной теории о внутривековой и многовековой изменчивости климата и общей увлажненности материков Северного полушария. В основу системы доказательств положены факты о характере изменения горного оледенения Евразии и Северной Америки, уровней наполнения внутренних водоемов, в том числе Каспийского моря, уровня Мирового океана, изменчивость ледовой обстановки в Арктике, исторические сведения о климате. [ источник не указан 2081 день ]
  
  Влияние изменений климата на биоту и экосистемы
  
  Климатические изменения оказывают значимое влияние на биоту и экосистемы. Среди таких климатогенных эффектов можно выделить: сдвиги ареалов животных и смещение границ лесной растительности в меридиональном направлении и по высоте в горах, а также изменение площади зон вечной мерзлоты
  
  The challenges ahead are stark. Adaptation of human body has its limits. We must therefore maintain our global perspective on heat and pursue a global response, slashing greenhouse gas emissions to keep to the Paris warming limits. In this way, we have the greatest chance of averting deadly heat —home and abroad.
  
  даже самые пессимистические прогнозы объединяет сравнительно оптимистическое убеждение: климат, если даже меняется, – что за четыре миллиарда лет истории Земли происходило десятки раз, – но как таковой сохранится. Совсем не рассматривается другая возможность, которая абсолютно реальна: климат на Земле может исчезнуть вообще. Перспектива, разумеется, апокалиптическая, но не нереальная и не невозможная.
  
  собравшихся и отправившихся в крестовый поход детей с благороднейшей целью: вернуть Святую Землю христианам – благородные и богобоязненные с виду купцы посадили на корабли, чтобы продать в рабство тем, единоверцы которых владели Святой Землей. То есть были негодяями из негодяев. Которые под видом Божеского Дела совершали самые что ни на есть сатанинские действия с целью обогатиться.
  
  Циклы Миланковича описывают влияние относительно небольших изменений в движении Земли на климат планеты. Они названы в честь Милутина Милановича, сербского астрофизика, который в начале 20-го века начал исследовать причины ледниковых периодов на Земле.
  
  Земля пережила несколько ледниковых периодов в эпоху плейстоцена (период от 2,6 млн до 11 700 лет назад). В течение тысячелетий в одно и то же время даже более умеренные регионы земного шара были покрыты ледниками и ледяными щитами. Оледенение могло доходить до 40 параллели, а ледники занимали до 30% поверхности Земли.
  
  Чтобы определить, почему Земля переживает такие огромные изменения климата, Миланкович сравнивает данные об изменениях положения Земли с хронологией ледниковых периодов во время плейстоцена. Он изучил их вариации за последние 600 000 лет и вычислил, как изменяется солнечное излучение из-за изменения параметров орбиты Земли. Таким образом, он смог связать меньшее количество солнечного света и тепла в высоких северных широтах с предыдущими европейскими ледниковыми периодами.
  
  Миланкович утверждал, что из-за уменьшения солнечного излучения, зимний снег не тает летом в некоторых регионах. Этот оставшийся снег усиливает отражательную способность поверхности, возвращая солнечные лучи обратно в космос, что приводит к дальнейшему охлаждению, создавая положительную обратную связь.
  
  Расчеты и графики Миланковича, опубликованные в 1920-х годах, до сих пор используются для изучения прошлого и прогнозирования будущего климата.
  
  Существует три различных позиционных цикла с различной продолжительностью, которые влияют на климат Земли: эксцентриситет орбиты Земли, изменение осевого наклона планеты и круговые колебания ее оси.
  
  Эксцентричность
  
  Земля вращается вокруг Солнца по эллиптической орбите. Эллиптичность является мерой формы овала и определяется отношением малой оси (длина короткой оси эллипса) к большой оси (длина длинной оси эллипса). Идеальный круг, в котором два фокуса сходятся в центре, имеет эллиптичность 0 (низкий эксцентриситет), а сильно продолговатый эллипс, выглядящий почти как прямая линия, имеет эксцентриситет около 1 (высокий эксцентриситет).
  
  Максимальная эксцентричность орбиты Земли
  
  Минимальная эксцентричность орбиты Земли
  
  Земная орбита слегка меняет свой эксцентриситет за 96 000 лет с почти 0 до 0,07 и обратно. Когда у орбиты Земли более высокий эксцентриситет, поверхность планеты получает на 20–30 процентов больше солнечного излучения в перигелий (самое короткое расстояние между Землей и Солнцем), чем в афелий (самое дальнее расстояние). Когда же у орбиты Земли низкий эксцентриситет, разница в количестве солнечного излучения в перигелий и афелий, очень мала.
  
  Сегодня эксцентриситет орбиты Земли составляет 0,017. В перигелий (около 3 января) земная поверхность получает на 6% больше солнечного излучения, чем в афелий, который происходит 4 июля или около этой даты.
  
  Изменение наклона оси Земли
  
  Почти неизменный наклон земной оси по отношению к плоскости эклиптики и вращение Земли вокруг Солнца являются причиной наличия времен года. Незначительные изменения наклона оси влияют на количество солнечного излучения, попадающего в определенные места на Земле. Однако приблизительно каждые 41 000 лет наклон земной оси колеблется между 21,5 и 24,5 градусами.
  
  Небольшие изменения в аксиальном наклоне Земли влияют на количество солнечного излучения, падающего в определенные места на Земле
  
  Когда ось Земли слегка наклонена, количество солнечной излучения не сильно меняется между летом и зимой для большей части земной поверхности, поэтому времена года сменяются и проходят мягче, увеличение наклона оси создает более экстремальные сезоны (более жаркое лето и более холодные зимы).
  
  Сегодня наклон Земли составляет 23,5 градуса и имеет тенденцию к уменьшению, что может заложить основу для более умеренных сезонов (более холодное лето и более теплая зима).
  
  Прецессия
  
  Земля слегка колеблется при вращении вокруг своей оси. Это колебание, известное как прецессия, происходит главным образом из-за гравитации Солнца и Луны.
  
  Осевая прецессия в астрономии — это гравитационно-индуцированное, медленное и непрерывное изменение ориентации оси вращения. Она похожа на прецессию крутящегося волчка, когда его вершина описывает круг (что особенно заметно при замедлении вращения волчка). Земная ось также совершает похожие круги, приблизительно за 26000 лет она описывает полный круг.
  
  Полярная звезда не всегда будет указывать точно на Север
  
  В течение последних нескольких тысяч лет, ось Земли была направлена на Полярную звезду, что позволяло нам легко отыскать ночью Север. Но постепенное прецессионное колебание Земли приведет к тому, что Полярная звезда перестанет точно указывать на Север. Около 5000 лет назад ось Земли была направлена больше на другую звезду, называемую Тубин. И примерно через 12 000 лет ось пойдет немного дальше вокруг своего прецессионного круга и укажет на Вегу, которая станет следующей Северной звездой.
  
  Что прогнозируют циклы Миланковича
  
  Мы уже выяснили, что:
  - Форма орбиты Земли вокруг Солнца меняется с меньшей на более эллиптическую и обратно каждые 96 000 лет
  - Ось вращения Земли наклонена по отношению к плоскости эклиптики, и этот наклон меняется от 21,5 ° до 24,5 ° и обратно примерно за 41 000 лет
  - Наконец, ось вращения Земли описывает полный круг (прецессия) с периодом 26 000 лет
  Технический прогресс позволил геологам изучать керны глубоководных отложений, которые содержали климатические данные за миллионы лет. Эти климатические данные показывают удивительные периодические изменения, которые коррелируют с графиками, известными сейчас как циклы Миланковича.
  
  Если рассматривать только астрономические факторы, то охлаждение и потепление во время ледникового и межледникового периодов намного сильнее, чем можно ожидать. Изменение температуры в ту или иную сторону, также усиливаются за счет других факторов. Это, скорее всего, связано с увеличением ледяных щитов, которые отражают больше солнечного излучения обратно в космос, а также нагревом мирового океана и поглощения им углекислого газа.
  
  Существует четкая связь между формой орбиты Земли и естественным изменением климата, однако нынешняя тенденция потепления на Земле происходит во время относительно прохладной орбитальной фазы.
  
  Вероятно, человеческая деятельность достаточно велика, чтобы противодействовать этой холодной фазе и Землю не ожидает резкое оледенение в одно из ближайших столетий.
  
  Нам точно не нужно волноваться о кислороде, однако наполненные гелием воздушные шарики скоро могут уйти в историю.
  
  Как сообщает Центральное телевидение Китая со ссылкой на группу экспертов. Причиной вспышки пневмонии стал новый вид вируса.
  
  Ученые разработали одно довольно многообещающее устройство, которое нагревает и очищает воду, используя только энергию Солнца.
  
  Мы до сих пор не знаем точно при каких условиях образовалась Вселенная. Но наблюдения и физика элементарных частиц помогли составить приблизительный график основных событий.
  
  Ученые из США захотели узнать, каков механизм влияния пребиотиков на нервную систему человека посредством его кишечных бактерий.
  
  Читайте также: