Климаты исторического прошлого

[mdgift]

Статья из журнала «Природа» #6, 1946
П.П. Предтеченский

Спасибо Rodline за наводку

§ 1. В общей циркуляции земной атмосферы основными механизмами служат западно-восточный перенос и меридиональная циркуляция. Они осуществляют обмен воздушных масс в атмосфере. Время от времени наблюдаются усиление и последующее торможение то одного, то другого типа переноса. Усиления и ослабления общей циркуляции обусловлены изменениями состояния основных механизмов, вообще антагонистичных друг другу. Причинно-следственные зависимости, определяющие их жизненный ритм, остаются ещё неясными.

Режим основных переносов, установившийся в некоторую эпоху, определяет территориальное распределение и характеристики основных циркуляционных зон. Изменение циркуляционного режима равносильно перераспределению циркуляционных зон, или иными словами - смене климатологических условий. Установившийся западно-восточный перенос определяет границы экваториально-тропической зоны, обоих притропических максимумов давления обеих зон умеренных широт. Меридиональная же циркуляция стремится сместить эти зоны или изменить их характеристики. С усилением меридиональной циркуляции климатический режим основной зоны и, особенно, обеих полярных претерпевает резкие возмущения.



§ 2. Инструментальные наблюдения погоды начались в конце XVI - начале XVII вв.; более или менее достоверными они становятся в конце XVII в. Таким образом, имеется интервал порядка трёх столетий, освещённый инструментальными данными. Климатологические же сдвиги, по-видимому, развиваются волнами порядка одного-двух тысячелетий, как будет показано дальше. Отсюда необходимость использования при климатологических исследованиях такого рода всех доступных данных: исторических, археологических, ботанико-географических и пр., если мы хотим уже сейчас судить о значении и удельном весе тех явлений, которые мы отмечаем в изменениях погоды. Направленность этих изменений позволяет говорить о развитии климата, совершающемся на наших глазах. Отметим, что тем не менее мы иногда бессознательно приписываем климату устойчивость.

Это впечатление усиливается благодаря тому, что процесс изменения климата не идёт монотонно, но испытывает колебания, подчинённые двоякого рода причинам. Одни колебания - ритмичны; они обусловлены, по-видимому, изменениями солнечной деятельности; другие вызваны местными условиями, и в значительной части случайны.

§ 3. Допустим, что мы обладаем количественными характеристиками частоты и интенсивности смены воздушных масс на данной физико-географической провинции заданный отрезок времени. Даже в этом случае мы не сможем указать ни фазы, ни тенденции развития текущего климатического сдвига. Действительно, изменение частоты  и интенсивности смены масс (местное оживление общей циркуляции) может быть обусловлено усилением как западно-восточного переноса, так и меридиональной циркуляции. Пока это неуточнено, остаётся неясным, как разовьётся начавшееся изменение даже в ближайшем будущем. С другой стороны, - по крайней
мере на том этапе, свидетелями которого мы являемся, - не может быть усилен только один какой-нибудь основной перенос. Неизбежно наступит момент ослабления данного механизма и усиление его антагониста. Если мы не можем сейчас дать общую теорию атмосферной циркуляции, мы должны разработать рабочую гипотезу взаимодействия циркуляцяонных механизмов, которая удовлетворяла бы данным инструментального
периода метеорологии и не противоре чила бы показаниям историческим, археологическим и пр. Подобная гипотеза должна послужить далее базой для развития методики предсказания всё более сложных климатологических явлений. Успешность предсказания послужит мерой оценки правильности принятых положений. Рабочая гипотеза должна дать ключ к пониманию места данной фазы циркуляционного режима в развитии климатологического процесса.

§ 4. Мы являемся свидетелями нарастающего ускорения климатологического процесса.

Это ускорение проявляется во всех циркуляционных зонах и наиболее выпукло - в полярных. Температуры полярных станций, особенно за зимние месяцы, значительно возросли за последние 30-40 лет. Площадь вечной мерзлоты в Евразии и Северной Америке сокращается. Деградирует антарктический ледяной Барьер Росса. Увеличивается скорость дрейфа полярного пака, мощность которого при этом уменьшается. Воды Гольфстрима прослеживаются дальше к востоку, чем раньше. У арктических берегов появляется теплолюбивая фауна. Направление преобладающих ветров на полярных станциях сменилось. Иными словами, изменились средние пути циклонов в арктическом бассейне. Возросла доступность широт для навигации.

Несмотря на колебания, глетчеры как высокогорий, так и континентальных щитов в общем деградируют. Например, поморья Гренландии, особенно западные и юго-западные, освобождаются от ледяного покрова. В зоне умеренных широт показательны изменения режима осадков. Так, в Западной Сибири (например метеорологическая станция Барнаул) растёт количество осадков. В Средней Азии растут суммы осадков и число дней с осадками, а уровни бессточных озёр поднимаются.

§ 5. Эти изменения, количество видов которых можно значительно увеличить, протекают со скоростями, позволяющими выявить их развитие во времени не только на историческом материале, но даже на материалах инструментальных наблюдений XVIII -XX вв. Мы должны признать, что на наших глазах совершается изменение климата. Попробуем ограничить число причин, которые можно заподозрить в наблюдающихся изменениях. Это не могут быть колебания элементов земной орбиты, как предположил Миланкович. Периоды подобных колебаний, протекающих монотонно и без флюктуаций, измеряются десятками тысячелетий. Вызываемые ими климатические сдвиги противоположны для северного и южного полушарий, поочерёдно попадающих в положение наибольшего климатического благоприятствования. Мы же должны объяснить
быстротекущие, синхронные для обоих полушарий и вдобавок флюктуирующие изменения климата.

Это не могут быть колебания светимости Солнца, или иначе - изменения солнечной постоянной, как предполагали Симпсон, Аббот и др. Мы далеки от огульного отрицания возможности таких колебаний. Однако, если Солнце устойчиво так же как обычные звёзды, то это не допускает больших и быстрых колебаний светимости.

Надо сбросить со счётов облака космической пыли, через которые, по мысли Нельке, может проходить солнечная система. Для того, чтобы экранировать излучение Солнца, космические облака должны обладать значительной плотностью. Но такая плотность обусловила бы нарушение орбитальных движений в солнечной системе. Кроме того, как показывает историческая геология, Земля за время четвертичного ледникового периода
пережила несколько оледенений. Следовательно, тёмные облака должны были бы обладать сравнительно быстро меняющейся плотностью, что сделало: бь их гравитационно неустойчивыми.

Нельзя также приписать изменения климата перемещениям оси вращения внутри геоида, или перемещения материковых глыб по изостатическому слою. В настоящее время подобные движения протекают с ничтожными
скоростями, стоящими на грани точности инструментальных наблюдений

Однако, гипотеза Крейхгауэра-Вегенера-Кеппена требует перемещения полюсов планеты более чем на 90° по широте за время от карбона до четвертичной эпохи. При этом от неогена до наших дней Северный полюс переместился от южных побережий Аляски до современного своего положения, и вдобавок не по дуге большого круга. Движения такого размаха можно бы объяснить только катастрофой. Они не могли бы замереть мгновенно, и скорость их в современную эпоху должна была бы во много раз превосходить наблюдаемую скорость. Слово в слово то же приходится сказать о перемещениях материковых глыб.

§ 6. Причины климатических изменений, как наблюдаемых в настоящее время, так и осуществившихся ранее, лежат в основном - в нормальной, а не катастрофической деятельности Солнца, ритмически усиливающего и ослабляющего отдачу активных компонент радиации. Важнейшие из ритмов суть хорошо установленный 11 -летний и
преполагаемый 190-летний. Не исключены ритмы солнечной активности и
большей продолжительности. Солнечная активность воздействует на конденсационные процессы земной атмосферы. Солнечная активность форсирует в зависимости от своего уровня более или менее одновременно по всей планете разрешение влагонеустойчивых равновесий. Чем выше солнечная активность, тем более упорядочена ритмика конденсационных процессов. Следовательно, тем более упорядочено развитие синоптических процессов и тем более усилена общая циркуляция земной атмосферы. Наоборот, с ослаблением солнечной активности уменьшается упорядоченность конденсационных процессов, нарушается правильность развития синоптических процессов и ослабевает общая циркуляция.

§ 7. Сложные причинно-следственные зависимости развития климатологического процесса выясняются на исторических аналогах. В конце VIII века н. э. ирландцы колонизовали Исландию. В конце X в норвежцы открыли и колонизовали Гренландию. Это событие оботоятельно освещено и датировано в описаниях плавания Эрика Рыжего в 984-987 гг. На западном и юго-западном берегах Гренландии были основаны две
цветущие колонии, население которых, помимо морских промыслов, занималось молочным скотоводством.

Самое название острова в те дни значит «Зелёная страна». Достоверные исторические свидетельства согласно говорят о том, что Исландия и Гренландия были нацело свободны от ледяной блокады. Совершенно так же были свободны от айсбергов Ньюфаундлендская отмель в Дэвисов пролив. Каботажное плавание в Виналанд, как тогда звались побережья Северной Америки, было доступно для тогдашних полупалубных судов. Ото льдов были совершенно свободны южные проливы, отделяющие южные острова от массива Гренландии.

Её южной оконечностью был мыс Герольфснес, а не мыс Фарвель, как
это имеет место теперь. В 20-х-30-х годах нашего столетия отступающий ледяной покров обнажил городища и могильники скандинавских насельников Гренландии. К свидетельству летописей присоединились показания археологических раскопок. Несомненно, что колебания климата за относительно малое время могут неузнаваемо изменять обстановку обширных физико-географических провинций.

Если X в. в какой-то мере может быть климатологическим аналогом XX в., то мы должны предположить для всех циркуляционных зон, что и тогда годовые температуры весьма медленно изменялись. Температурный контраст зима - лето должен был
быть резко снижен, главным образом, за счёт роста зимних температур. Одновременно увлажнение должно было быть резко повышенным. Но именно эти условия мы застаем
в Средней Азии в VIII -XII вв. Увлажнение было достаточным, чтобы зянять поливной земледельческой культурой почти всё междуречье Аму-дарьи и Сыр-дарьи. По словам арабских историков, кошка могла пробежать от Самарканда до Аральского
моря по крышам домов.

В X в. Ибн-Фадлан, посол багдадского калифа, отмечает у булгар, занимавших примерно нынешнюю Тат-республику, развитое земледелие свозделыванием пшеницы. Это подтверждают и русские летописи. С другой стороны, мы точно знаем, что с XVI
по XIX в. пшеница не сеялась на этой территории из-за суровости климата.

С середины XIII в. исторические источники отмечают быстро нарастающее ухудшение климатологической обстановки как северной Атлантики, так и более низких широт, например Средней Азии. В северной Атлантике мы встречаемся с возобновлением ледяной блокады не только Гренландии, но и Исландии. Южные острова припаиваются
льдами к берегам Гренландии. С появлением айсбергов на морских путях, дотоле свободных от ледовых помех, и с непрерывным ухудшением сельскохозяйственной обстановки, норвежские колонии хиреют. В конце XIV - начале XV в. они гибнут. Путь
в Северную Америку через Ньюфаундлендскую отмель забывается настолько, что ко времени Колумба о нём сохраняются только легенды.

В XV в. северная Норвегия была потеряна для земледелия. Глетчеры начали сползать к морю с невысоких возвышенностей внутри страны. Здесь особенно рельефно сказалось общее ухудшение климата Европы. В XIII -XVI вв. оно отмечено суровыми зимами, зимними бурями, засухами и пр.

В то же время в Средней Азии резко падает увлажнение, и междуречье занимают пустынные степи, как Голодная степь, и пустыни, как Кызылкумы. Этот процесс захвата культурных земель пустыней натолкнул Рихтгофена в конце XIX в. на предсказание для Средней Азии полного иссыхания и захвата пустыней.

Нам представляется, что X в. не был ни началом, ни венцом последнего климатологического расцвета. Это скорее типичный конец такового. Вершину же этого климатологического расцвета с большой уверенностью можно отнести к VII - VIII вв. Именно к этому времени относится значительная упорядоченность и устойчивость ветрового режима. Астурийские рыбаки в Испании занялись тогда китобойным промыслом, а ирландцы захватили острова северной Атлантики, кончая Исландией. Суда тех и других были даже хуже нормандских судов.

Итак, вершиной последнего климатологического расцвета был, по-видимому, VIII в. Разгар последнего климатологического упадка был в XV в. Пока не приходится говорить о периодичности климатологических сдвигов. Но порядок их длительности с достаточной уверенностью намечается в одно-два тысячелетия.

Автор этой статьи собрал большое количество исторических и археологических

свидетельств, восходящих до бронзового века. Конечно, каждое из них становится всё менее достоверным, по мере удаления от современности. Однако, в сумме, подкрепляя друг друга, они согласно говорят об изменениях климата, идущих в указанном ритме. Мы полагаем, что эти данные послужат ценным пополнением материалов для предстоящей разработки общей теории климата.

§ 8. Причинно-следственные зависимости, определяющие длительность и интенсивность колебаний климата, не могут быть простыми. Поэтому возможны крупные изменения в соотношениях и в длительностях этапов, слагающих климатологическую волну, при относительно малых изменениях отдельных определяющих моментов. Небольшое колебание солнечной активности может повлечь существенные изменения в развитии климатологического процесса.

Современное нам улучшение климата началось в XVI в., в конце которого были вновь освоены морские пути к русскому Северу, прочно позабытые с XIII в. К концу XVII в. вновь появляются европейские поселения на побережьях Гренландии. В XIX в. были пройдены стоившие столько жизней оба морских пути в Арктике - Северо-восточный и Северо-западный проходы. Продолжающееся усиление солнечной активности привело к тому, что доступность арктических и антарктических морей возрастает и в настоящее время