Циклы и температура: Климат и ядро
Новые свидетельства глобальных изменений климата поступили не из океана, атмосферы и даже не с поверхности Земли - а из глубины расплавленного ядра планеты.
Движения земного ядра и температура поверхности планеты связаны друг с другом
Черная линия - средняя глобальная температура поверхности; красная - за вычетом расчетного вклада человеческой цивилизации; зеленая - колебания продолжительности суток; синяя - скорости движения токов в расплавленном ядре Земли
Всем известно, что один оборот вокруг своей оси Земля совершает, в среднем, примерно за 24 часа. На протяжении годичного цикла продолжительность суток варьирует в пределах 1 мс - чуть дольше зимой и чуть короче летом. Эти годовые изменения связаны с сезонными особенностями обмена энергией между поверхностью планеты и ее подвижным оболочками - океаном и атмосферой с их ветрами, течениями и переменчивым давлением.
Однако небольшие флуктуации продолжительности суток наблюдаются и на более продолжительной шкале. Известны периодические изменения цикличностью от 2 до 10 лет, около 10 лет, и так далее. Один из самых ярко выраженных циклов занимает 65-80 лет, изменения в нем достигают 4 мс.
Такие длительные колебания нельзя объяснить движениями мирового океана или атмосферы. Считается, что порождают их течения в верхних слоях расплавленного ядра планеты, которые создают и глобальное магнитное поле Земли, а взаимодействия течений на мантию влияет и на продолжительность суточного цикла.
К сожалению, наблюдать эти токи расплавленного вещества пока невозможно - зато мы можем фиксировать изменения магнитосферы Земли, и из них уже делать нужные выводы о течениях в ядре. Так, уже показано, что течения эти меняются с периодичностью в несколько десятилетий, что хорошо согласуется с данными о циклических изменениях продолжительности суток. С другой стороны, показано, что длительность суток как-то связана с небольшими (в пределах 0,2 градуса) колебаниями средней глобальной температуры поверхности.
Но как соотносятся друг с другом эти три фактора - скорость вращения Земли, движения в ее ядре и температуры поверхноси? Именно этот вопрос рассмотрела в новом исследовании большая группа ученых из Франции и США.
Для начала они составили график глобальных изменений температуры по наблюдениям, которые велись в США и Великобритании с 1880 и 1860 г., соответственно. Кроме того, были проведены расчеты течений в жидком ядре Земли за этот срок. Показано, что изменения температуры находятся в строгой корреляции с ожидаемыми изменениями в течениях ядра и продолжительности суток. Однако такое продолжается примерно до 1930 г., далее эти факторы все сильнее расходятся друг с другом: температура продолжает расти, но без сопутствующего роста в активности ядра или продолжительности суток. Именно с этого момента, по мнению ученых, и начинает проявляться глобальное влияние человечества на климат.
Затем, посредством компьютерного моделирования, ученые приблизительно оценили влияние на климат человеческой цивилизации, и ее ожидаемый вклад вычли из данных наблюдений. Таким образом, на графике должны были остаться лишь колебания температуры, связанные с естественными процессами. Получившаяся температурная кривая ясно коррелирует и с активностью движений в ядре, и с продолжительностью суток, как до, так и после 1930-х, вплоть до наших дней.
Влияние человека за последние 80 лет существенно маскирует тонкий баланс между активностью земного ядра, скоростью вращения планеты вокруг своей оси и температурой ее поверхности. Но баланс этот явно имеется: самая дотошная проверка полученных исследователями результатов показала полную статистическую достоверность обнаруженных корреляций. Каков же механизм отношений этих трех факторов? Точно сказать никто не может, хотя у авторов работы имеется на этот счет несколько гипотез.
Например, движения расплавленного ядра могут приводить к изменениям в магнитосфере и в том «заслоне» от заряженных космических частиц, которым оберегает она нашу планету. Поток этих частиц может влиять на процесс образования облаков в атмосфере. Облака влияют на количество энергии Солнца, которое поглощено планетой или отражено обратно в космос, и тем самым на температуру.
Читайте также: «Эмблема катастрофы. Климатическая кривая».
По пресс-релизу NASA
Эмблема катастрофы: Климатическая кривая
Кривая Килинга отражает рост концентрации углекислого газа в земной атмосфере. Ее название мало что скажет среднему обывателю, однако в ученых кругах этот график имеет статус одного из самых известных и узнаваемых. Когда-нибудь он может стать символом той непростой эпохи, в которую нам довелось жить.
Герой нашего времени. Чарльз Килинг первым показал изменения глобального климата
Кривая Киллинга: повышение содержания углекислого газа заметно на фоне сезонных колебаний, связанных с активностью планктона
Гавайский Мауна Лоа - не самый высокий, но самый большой вулкан в мире. Его объем оценивается в 75000 куб. км. Последний раз вулкан извергался в 1984 г.
Ровно 50 лет назад молодой американский ученый Чарльз Дэвид Киллинг (Charles David Keeling) начал проводить точные замеры концентрации CO2 в двух максимально диких местах, до которых он мог добраться, а именно - в районе Южного полюса и на вершине вулкана Мауна Лоа, расположенного на Гавайях. Результаты этих измерений были пугающими. Они выступили в роли первых тревожных звоночков, предупредивших человечество о стремительном росте количества углекислого газа в земной атмосфере. Благодаря работам Килинга уровень парниковых газов стал отслеживаться учеными практически повсеместно - всем стало ясно, что земная атмосфера меняется, и что эти изменения могут привести к весьма серьезным последствиям.
Именно благодаря кривой Килинга в обществе начались дебаты о роли человека в глобальном изменении климата. «Подобные темы попросту не обсуждались до тех пор, пока Килинг не зафиксировал рост концентрации углекислого газа и не показал, что этот процесс может быть связан с растущей активностью человека, - рассказывает профессор Эндрю Уоткинсон (Andrew Watkinson), британский специалист в области климатических исследований. - Полученный им график - символ нашей климатической перспективы».
В 1950-х, когда Килинг только начал свои эксперименты, никто толком не знал, что происходит с углекислым газом, образующимся в результате сжигания ископаемого топлива - торфа, каменного угля, природного газа, нефти и ее производных. Предположение о том, что он накапливается в атмосфере, выглядело весьма сомнительным - с тем же успехом он мог поглощаться и перерабатываться океаническим планктоном, лиственными лесами и прочей растительной биомассой.
Работавший вместе с Киллингом биохимик Эндрю Мэннинг (Andrew Manning) вспоминает: «Главной целью исследований была проверка гипотезы, согласно которой сжигание ископаемого сырья приводит к общему росту уровня CO2 в атмосфере. Соответствующие замеры должны были производиться на максимальном удалении от промышленных районов и больших городов - основных производителей вредных выбросов. Именно поэтому Килинг выбрал вулкан Мауна Лоа, расположенный посередине Тихого океана. Без неутомимого профессора Килинга и построенной им кривой наши знания о роли человека в стимулировании глобального потепления отставали бы от нынешнего уровня как минимум на 10, а то и на все 20 лет».
Килинг обнаружил, что уровень CO2 постоянно растет, хотя соответствующая кривая подвержена циклическим колебаниям, связанным с сезонными изменениями количества активной биомассы. В 1958 г., когда ученый начал свои измерения, в атмосфере фиксировалось 315 молекул углекислого газа на каждый миллион молекул в воздухе; к 2005 г. это значение выросло до 378.
Как замечает профессор Мэннинг, фиксировать столь незначительные изменения состава атмосферы, находясь вдали от цивилизации, оказывается весьма сложной задачей даже сегодня. Тот факт, что Килинг смог обеспечить столь высокую точность измерений еще 50 лет назад, свидетельствует о его исключительной настойчивости, изобретательности и преданности науке.
Без точных данных о росте концентрации CO2 за последние 50 лет мы не смогли бы понять смысл тех климатических изменений, которые происходят в наши, Именно данные Килинга позволили установить четкую зависимость между ростом выбросов, связанных со сжиганием ископаемого сырья, и общим изменением климата. А это - вопрос первостепенной важности.
По расчетам ряда ученых, глобальное потепление приведет к новому грандиозному вымиранию видов - исчезнет примерно половина (читайте об этом печальном прогнозе: «Спасайся, кто может»). Неудивительно, что выдвигаются все новые проекты снижения концентрации СО2 в атмосфере о некоторых из них мы рассказывали в заметке «Риск планирования». Стоит, правда, сказать, что далеко не все ученые связывают катастрофические изменения климата с деятельностью человека. По их мнению, основные причины этого имеют естественный характер и объясняются, например, ослаблением космических лучей («Холодная радиация»).
По публикации BBC News
Добавлено: 07.12.07
Источник: popmech.ru.