§19 «Климат. Эволюция климата»

● Климат [от греч. clima - наклон] – зависимость погодных условий от солнечных лучей, усреднённые по времени характеристики (температура, давление, освещенность, количество осадков).

Усреднение производится за 100 лет. Эти значения оказались примерно одинаковыми для данных территорий. Климат – это глобальная характеристика нашей планеты.

Основные климатообразующие факторы на нашей планете:

- теплообмен (поглощение солнечной энергии поверхностью воды, суши, испарение, отдача сушей и водой тепла атмосфере)

- влагообмен [круговорот воды] (с одной стороны испарение воды, с другой – выпадение осадков)

- циркуляция атмосферы

Географические факторы, определяющие различия климата:

- географическая широта местности

- подстилающая поверхность (пустыня, степь, водная гладь)

- близость к океану

- высота над уровнем моря

К настоящему времени накоплено достаточно материала о климате для его рассмотрения в различных временных интервалах.

Первоначально, в момент образования Солнца, светимость была на 1/3 меньше, чем сейчас. Предполагают, что все планеты земной группы когда-то имели похожий климат. Одна из теорий, объясняющих различие этих планет – это различие круговорота CO₂ между корой и её атмосферой.

H₂O (газообразная) и CO₂ – парниковые газы, пропускают солнечное излучение (её видимую часть) и происходит нагревание Земли, а обратно инфракрасные лучи не пропускаются и тепло также не пропускается. При остывании планеты количество CO₂ в атмосфере растёт.

Эволюция климата происходит вместе с эволюцией планеты.

По одной из теорий, парниковый эффект когда-то обеспечивался не только за счёт H₂O и CO₂, но и аммиака, который под действием солнечных лучей разлагается на H₂ и N₂. Пришли к выводу, что CO₂ – газ, обеспечивающий парниковый эффект.

М. Хартер показал, что содержание в атмосфере CO₂ снижалось с такой же скоростью, с которой возрастала светимость Солнца, при этом он показал, что Земля находится на достаточном расстоянии от Солнца (ближе на 5% - испарение всех океанов, дальше на 1% - расползающееся обледенение) для поддержания парникового эффекта. Для поддержания жизни на Земле необходимо расстояние в 0,05 – 1,0 аст. ед.

Скорее всего, содержание CO₂ менялось в соответствии с изменениями температуры на поверхности Земли (режим саморегуляции или отрицание обратной связи).

Одна из версий поддержания режима саморегуляции – это карбонатно-силикатный геохимический цикл.

Начало цикла: CO₂ + H₂O → H₂CO₃ (образование угольной кислоты).

H₂CO₃ + горные породы (Si, O, Ca) → разрушение горных пород и попадание их в океаны.

Попадая в океаны, горные породы оседают в скелетах микроорганизмов, попадают в глубь планеты, где, благодаря высокой температуре и давлению образуется CO₂, который попадает обратно в атмосферу.

При понижении температуры, падает скорость испарения воды в океане, это влечёт уменьшение количества дождей, а это ведёт к уменьшению размывов почв, горных пород, следовательно, падает скорость их покидания, возрастает парниковый эффект, в итоге это ведёт к потеплению климата.

Особая роль здесь отводится живым организмам – 20% CO₂ выводится за счёт фотосинтеза.

Изменение климата планеты на протяжении всего её существования: из последних миллиардов лет выделяется три интервала, за которые полюса были покрыты льдом:

- первая ледниковая эпоха (600 – 800 млн. лет назад)

- вторая ледниковая эпоха (≈300 млн. лет назад)

- современная ледниковая эра (началась примерно 10 млн. лет назад)

18 000 лет назад 1/3 всей суши была покрыта льдом.

Факторы, влияющие на климат (по М. Миланковичу):

- изменение земной орбиты и наклона земной оси (вытянутость орбиты меняется с интервалом в 100 тыс. лет, а наклон – 40 тыс. лет).

количество льда

Самое большое количество льда

повторяется через 100 тыс. лет

время

Колебания в системе «атмосфера – океан» приводят к колебаниям климата. Низкий уровень мирового океана соответствует ледниковому периоду. Современная климатическая ситуация – межледниковый период.

Факторы, влияющие на современный климат:

- человек и его деятельность (современная тенденция к потеплению – 0,5˚C за 100 лет, человек использует большое количество энергии, что приводит к накоплению CO₂ и увеличению парникового эффекта)

- различные катастрофы (во время извержения вулкана Тамбора в Индонезии было выброшено 100 км³ пыли на высоту тропопаузы, это может повлечь за собой отсутствие возможности для отдачи тепла, что приведёт к ядерной зиме [ограниченное попадание солнечных лучей, осадки, падение температуры на 20 - 30˚C])

«Большой климатический спор»: температура за счёт CO₂ к 2010 г. поднимется на 1,3˚C, а к концу XXI в. – на 6 - 10˚C (при этом не учитывается поглощение CO₂ океаном)

- озоновые дыры (первая дыра была обнаружена над Антарктидой в 1987 г., но вскоре она затянулась)