Автобиография Земли. 4,6 миллиарда лет захватывающей истории нашей планеты

Самая первая известная система измерений температуры – это метеорологическая сеть наблюдений, созданная Медичи, которая осуществляла регистрацию наблюдений с 1654 по 1670 г. Сеть состояла из одиннадцати станций: семь из них находились в Италии, а остальные – в Париже, Варшаве, Инсбруке и Оснабрюке[585]. На каждой станции использовались одинаковые методы и оборудование, а наблюдения и регистрацию данных выполняли монахи.

В наши дни у климатологов имеются другие средства для получения сведений о температуре в прошлом: например, палеоклиматические индикаторы. Данные о палеоклимате зафиксированы в годичных кольцах деревьев, кернах льда, океанических и озерных осадках, кораллах и пыльце. Деревья, произрастающие в умеренном климате, имеют годичные кольца роста, которые ученые используют для расшифровки климатических условий в прошлом. Толщина колец больше, когда климат более влажный и жаркий, и меньше, когда климат более сухой и холодный. Воздух, заключенный в ледяных кернах, крайне важен для изучения палеоклимата в определенное время. Климатологи используют масс-спектрометрию для анализа древнего воздуха, рассчитывают концентрации изотопов кислорода и определяют содержание газов, таких как диоксид углерода. Климатологи могут определить возраст океанических и озерных осадков с помощью радиоизотопных методов и анализа окаменелостей, которые указывают на специфические климатические условия. Кораллы являются полезным индикатором температуры воды и содержат изотопы кислорода, пригодные для датирования. Пыльца хорошо сохраняется в озерах и других водоемах как часть осадков. Растения, обитающие в определенных условиях среды, вырабатывают особые виды пыльцы, и по ней можно судить, в каком климате растения жили. Такие косвенные оценки палеоклимата иногда называют прокси-данными.

Майкл Манн, климатолог и геофизик из Пенсильванского университета, впервые опубликовал данные о температурах в далеком и недавнем прошлом в 1998 г.[586]. Первоначальный график был построен с 1400 г. и показывал температурные отклонения от базового уровня, за который принят 0 °C. Манн частично использовал воссозданные данные, потому что результаты непосредственных измерений температуры были доступны только с 1902 по 1995 г. Данные о температурах до 1902 г. были взяты из исторических документов с температурными показаниями и результатов анализа годичных колец, ледяных кернов и концентраций изотопов в кораллах.

В 2001 г. Манн продлил график до 1000 г. н. э. (см. цветную вклей-ку 12.2)[587]. В 2003 г. Майкл Манн вместе с британским коллегой Филиппом Джонсом, профессором Университета Восточной Англии, используя другой метод, представили график за 2000 лет нашей эры, на основе результатов анализа ледяных кернов, проведенного Центром полярных и климатических исследований Бирда при Университете штата Огайо, и информации о концентрации диоксида углерода в атмосфере из обсерватории Мауна-Лоа на Гавайях. Результаты, полученные в других независимых исследованиях, подтвердили данные, представленные Манном.

График, созданный Манном, показывает, что температуры начали резко расти около 1900 г., вероятно, в результате второй индустриальной революции и сжигания ископаемого топлива. Серая зона вокруг точек с прокси-данными показывает статистически возможный диапазон значений. Знаковый температурный график больше известен как «хоккейная клюшка» из-за того, что кривая графика напоминает хоккейную клюшку, которую положили на черенок крюком вверх: кривая, относительно плоская на протяжении значительного периода, затем резко идет вверх. Публикация графика привлекла внимание к изменению температур на протяжении времени и влиянию человека на климат, и стала широко известна. Температурные диаграммы, опубликованные Манном[588], наряду с данными и графиками, полученными его коллегами, указывают на сильное антропогенное влияние на климат[589].

Взаимодействие между всеми оболочками Земли

Все оболочки Земли – литосфера, гидросфера, биосфера и атмосфера – в разной степени пересекаются и перекрываются на протяжении времени. Масштаб изменений и превращений зависит от того, где и как геосферы взаимодействуют в конкретной области. Особого внимания заслуживают почвы и круговорот углерода.

Почвы и их значение