Что происходит на самом деле — глобальное потепление или похолодание

МОСКВА, 24 авг — РИА Новости, Владислав Стрекопытов. В течение всей истории Земли ледниковые периоды сменялись более теплыми эпохами. И сейчас как раз такое межледниковое время, однако поверхность планеты нагревается быстрее, чем ожидалось. РИА Новости разбирается, кто в этом виноват и что делать.

То холодно, то жарко

Согласно гипотезе сербского математика и геофизика Милутина Миланковича, сформулированной им сто лет назад в работе "Математическая теория тепловых явлений, вызванных солнечным излучением", из-за регулярных изменений параметров орбиты — эксцентриситета, наклона оси вращения и прецессии — земная поверхность нагревается Солнцем по-разному. В результате возникают оледенения, сменяющиеся более теплыми периодами — межледниковьями. Это так называемые циклы Миланковича, на их основе строят долгосрочные климатические прогнозы.

© Иллюстрация РИА Новости . 2007; Thomson Higher Education, NASA/Mysid, NASA

Орбитальные параметры Земли: А — эксцентриситет; В — наклон оси вращения; С — прецессия

У каждого орбитального параметра своя цикличность. Например, эксцентриситет: траектория вращения Земли вокруг Солнца с круговой переходит на более эллиптическую каждые 95, 125 и четыреста тысяч лет. Ось вращения планеты отклоняется в пределах трех градусов от эклиптики — плоскости обращения Земли вокруг Солнца — примерно каждую 41 тысячу лет. А цикл прецессии — вращения земной оси по конусу на манер гироскопа — в среднем 26 тысяч лет. За это время земная ось описывает полный круг.

Все эти факторы вместе дают периодичность климатических эпох в 41 и сто тысяч лет. При этом, согласно расчетам Миланковича, разница в количестве солнечного света в Северном полушарии достигает двадцати процентов.

CC BY-SA 3.0 / Robert A. Rohde /

Периодичность изменения орбитальных параметров, определяющая циклы Миланковича

"Климатическая клюшка"

В эпоху плейстоцена — от 2,6 миллиона до 11,7 тысячи лет назад — Земля пережила несколько холодных периодов, когда ледники занимали до 30 процентов планеты и доходили в Северном полушарии до 40-й параллели.

Последний ледниковый максимум был примерно 18 тысяч лет назад, а сейчас, согласно циклам Миланковича, продолжается голоценовое межледниковье, начавшееся около 12 тысяч лет назад. Именно на это ссылаются противники гипотезы антропогенного влияния на климат, когда заходит речь о глобальном потеплении. Однако более детальное моделирование показывает: происходящее сейчас никак не укладывается в природные циклы — ни по силе, ни по динамике.

Так, судя по графику среднегодовых температур на Земле, прозванном "климатической клюшкой", максимум голоценового потепления — Средневековый климатический оптимум — был в X-XIII веках. Тогда на планете было даже теплее, чем в середине прошлого столетия. После этого началось медленное общее похолодание.

CC BY-SA 3.0 / Robert A. Rohde /

Реконструкция климатических изменений за последние 2000 лет на основе данных 11 различных исследований. Для построения графика использовали прямые измерения температуры за 1902-2016 годы и косвенные данные, полученные по результатам анализа годовых колец деревьев, кораллов, ледяных кернов и летописных записей за период до 1980 года. Калибровочный период — 1902-1980 годы, для которого приведены обе группы данных, показал полную их сходимость.

Человек оказался сильнее природы

По циклам Миланковича Земля сегодня должна постепенно остывать, но промышленная революция в конце XIX века переломила природную тенденцию. Сейчас среднегодовые температуры превышают принятые за точку отсчета значения 1960-1990-х годов на 0,6-0,8 градуса Цельсия. Главная причина — антропогенные выбросы парниковых газов, прежде всего двуокиси углерода.

Ученые из Потсдамского института изучения климатических изменений отмечают, что концентрация СО₂ в атмосфере достигла максимума за три миллиона лет. Исследование показывает, что средние температуры, никогда не поднимавшиеся за этот период более чем на два градуса Цельсия выше доиндустриального уровня, уже в следующие 50 лет могут превысить этот предел.

Об этом же убедительно свидетельствуют данные, регулярно публикуемые в оценочных докладах Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), созданной в 1988 году Всемирной метеорологической организацией (ВМО) и Программой ООН по окружающей среде (ЮНЕП).

В последнем, пятом, докладе МГЭИК по климатическим изменениям AR5 Synthesis Report: Climate Change 2014 говорится: "Какое бы реалистичное значение чувствительности температуры планеты к балансу тепла мы ни выбрали, наблюдаемые изменения могут быть вызваны только накоплением СО₂ в атмосфере".

Этот вывод подтверждают и результаты анализа глобальных климатических моделей, проводимого в рамках проекта CMIP (Coupled Model Intercomparison Project) Рабочей группой по совместному моделированию (WGCM) Всемирной программы исследования климата (ВПИК). По модельным экспериментам CMIP3 и CMIP5 температуры заметно превышают ожидаемые от природных трендов с конца 1970-х годов.

© AR5 Climate Change (IPCC) 2013

Слева — изменения среднегодовой температуры относительно уровня 1961-1990 годов: а — с учетом только природных факторов; b — с учетом природных и антропогенных факторов. Справа — температурные изменения за период 1951-2010 годов: с — по данным наблюдений; d — с учетом только природных факторов; e — с учетом природных и антропогенных факторов.

Пауза в глобальном потеплении

Однако с 1998 по 2013 год климатологи отметили странное явление — при продолжающемся увеличении содержания СО₂ в атмосфере рост температуры будто бы остановился. Это зафиксировали специалисты МГЭИК в Пятом оценочном докладе, опубликованном в 2014-м. Правда, авторы доклада высказались весьма осторожно: "Глобальная температура поверхности Земли демонстрирует гораздо меньшую возрастающую линейную тенденцию за последние 15 лет, чем за более длинные периоды — 30 и 60 лет".

Ученые не могли понять, что происходит: наблюдения противоречили всем климатическим моделям. Спор между сторонниками и противниками гипотезы антропогенной природы глобального потепления разгорелся с новой силой.

Но в 2013-м температура снова пошла вверх и климатологи заговорили о том, что, вероятно, подобные 15-летние паузы возникают с определенной периодичностью, примерно раз в 30 лет.

Роль океана

Парадокс стабилизации глобальных температур на фоне роста концентрации СО₂ в атмосфере надо было как-то объяснить. Иначе прогнозные модели, построенные на простой экстраполяции, лишатся доверия.

Китайские ученые из Университета Ланьчжоу предложили уточненную климатическую модель, с учетом перераспределения энергии между атмосферой и океаном. Выяснилось, что в период кажущейся паузы в потеплении Земля продолжает нагреваться, но тепло накапливается в глубинах Мирового океана. После того как теплоемкость океана достигает определенного уровня, снова повышается температура верхних слоев воды — с этим и связана цикличность.

Ранее ученые доказали, что именно ослабление циркуляции воды в океане способствовало удлинению ледниковых периодов в плейстоцене и переходу примерно миллион лет назад с 41-тысячелетних циклов Миланковича на стотысячелетние. В палеоклиматологии это известно как "проблема ста тысяч лет".

Циклы Миланковича важны не только в геологии и климатологии. Так, недавно антропологи из Висконсинского университета в Мэдисоне установили, что эти циклы в течение сотен тысяч лет определяли периодичность смены мест обитания древних людей, включая начавшееся 125 тысяч лет назад расселение наших предков за пределы Африки — на Ближний Восток и в Средиземноморье, где установился влажный субтропический климат.