Зачем нужна геология: краткая история прошлого и будущего нашей планеты

Менее понятно, почему график температуры имеет пилообразный вид — с медленным переходом в ледниковые эпохи и очень резким переходом к более теплым межледниковьям. Кажется вероятным, что потепление происходит, когда все астрономические параметры сочетаются так, что поступающая солнечная энергия как в северном, так и в южном полушарии превосходит некоторое пороговое значение. Но почему изменения происходят так быстро, пока неясно. Почти наверняка эти изменения инсоляции усиливаются другими факторами — альбедо, парниковыми газами, изменениями в циркуляции воды в океанах.

Рисунок 23. Температура, содержание углекислого газа и содержание метана в атмосфере за последние 400 000 лет по измерениям ледяного керна со станции «Восток» в Антарктиде. Обратите внимание, что температура указана не в абсолютных значениях, а в виде отклонений от современного значения. Концентрации углекислого газа даны в виде числа частей на миллион по объему; современная концентрация взлетела до уровня 385, выходит за рамки шкалы, и здесь не показана. Концентрации метана даны в виде числа частей на миллиард по объему. (Данные взяты из работы: J. R. Petit et al., Vostok Ice Core Data for 420,000 Years, IGBP PAGES/World Data Center for Paleoclimatology Data Contribution Series 2001–076 [Boulder, CO: NOAA/NGDC Paleo climatology Program, 2001]. Смотрите также Petit et al. 1999).

Работа с циклами ледниковья-межледниковья в плейстоценовом ледниковом периоде подчеркнула важность таких усилений или факторов обратной связи для климатической системы Земли. Ученые также показали, что взаимодействия между этими механизмами чрезвычайно сложны: небольшие изменения в одном могут внезапно привести к огромным отклонениям в другом. Однако в целом исследователи климата получили хорошее общее представление о том, как действуют самые важные факторы обратной связи, и как некоторые из них взаимодействуют между собой.

Оказалось, что альбедо — один из самых важных параметров. Оно оказывает прямое влияние на среднюю температуру: высокое значение альбедо означает такое эффективное охлаждение Земли, что если бы нашу планету окутать белым одеялом, она бы замерзла (вот почему только суперпарниковый эффект может объяснить возврат Земли в теплое состояние после протерозойских периодов существования Земли-снежка). Для регулирования общего альбедо Земли важны природа и распределение различных типов поверхностей. Например, океаны отражают гораздо меньше солнечной энергии, чем континенты, и поэтому они поглощают больше тепла. Пустыни поглощают меньше энергии, чем леса, а снега и льды не поглощают почти ничего. Появилось предложение экономически эффективного способа борьбы с глобальным потеплением: использовать кровельные материалы исключительно белого цвета, увеличив тем самым среднее альбедо Земли. Резкий усиливающий эффект относительно небольших изменений альбедо в последние годы продемонстрировало быстрое потепление Арктики. До недавнего времени вместо морского льда, таявшего летом, в зимние морозы появлялся новый лед, и среднегодовое альбедо Арктики сохранялось примерно на одном уровне. Однако по мере потепления климата Земли образования нового льда перестало хватать для компенсации летнего таяния, и в результате с каждым годом увеличивалась площадь открытой воды, на которую падают солнечные лучи. Это привело к ускоренному потеплению, быстрому таянию ледников Гренландии, открытию северных судоходных путей, которые ранее считались непроходимыми из-за льдов, и схлопыванию среды обитания белых медведей. Хотя важность альбедо знали давно, скорость и интенсивность арктического потепления застала большинство ученых врасплох, поскольку температуры росли гораздо быстрее, чем могли предположить еще несколько лет назад. Некоторые специалисты прогнозируют, что всего через несколько десятилетий Северный Ледовитый океан в летние месяцы будет полностью свободен от льдов.