Жизнь и формирование климата

О необычайно большой роли фактора жизни в формировании и эволюции всех компонентов климатической системы свидетельствуют следующие цифры. За 10 млн лет фотосинтез перерабатывает массу воды, равную всей гидросфере; примерно за 4 тыс. лет обновляется весь кислород атмосферы, а всего за 67 лет поглощается вся углекислота атмосферы. Это означает, что за время развития биосферы вся вода Мирового океана не менее 300 раз прошла через ее организмы, а кислород атмосферы возобновлялся не менее 1 млн раз! Между тем современная масса живого вещества в биосфере Земли составляет всего 2,42*1018 г. Эта масса в основном находится на суше, в океане ее на порядок меньше 3,2*1017 г.

Океан является основным поглотителем тепла, поступающего к поверхности Земли от Солнца. Он отражает только 8% потока солнечного излучения, а 92% поглощает его верхний слой. 51% полученного тепла затрачивается на испарение, 42% тепла уходит из океана в виде длинноволнового излучения, так как вода, подобно всякому нагретому телу, излучает тепловые (инфракрасные) лучи, остальные 7% тепла нагревают воздух при прямом контакте (турбулентный обмен). Океан, нагреваясь в основном в тропических широтах, переносит тепло течениями в умеренные и полярные широты и охлаждается. Средняя температура поверхности океана равна 17,8 °С, что почти на 3 градуса выше средней температуры воздуха у поверхности Земли в целом. Самый теплый Тихий океан, средняя температура его вод 19,4 °С, а самый холодный (со средней температурой воды -0,75 °С) Северный Ледовитый океан.

Средняя температура воды всей толщи океана гораздо ниже поверхностной температуры всего 5,7 °С, но она все же на 22,7 °С выше средней температуры всей земной атмосферы. Из этих цифр следует, что океан выступает как основной аккумулятор солнечного тепла.

Человек появился в эпоху оледенения. 25 тыс. лет назад начинается последнее разрастание ледниковых покровов. Своего максимума в северном полушарии они достигли 18 тыс. лет назад.

Кульминация оледенения продолжалась недолго, уже 16 тыс. лет назад началась его общая деградация, а 5 тыс. лет спустя объем льда сократился вдвое. В это время наступило небольшое похолодание, которое приостановило разрушение ледниковых покровов, но уже 8 тыс. лет назад Скандинавский ледниковый покров исчез полностью. В Северной Америке последние следы некогда грандиозного Лаврентийского ледникового покрова перестали существовать примерно 6 тыс. лет назад. Быстрая деградация ледниковых покровов объясняется не только климатическими условиями, но и самим механизмом движения льда, особенностями механики гигантского ледяного тела, находящегося на поверхности Земли в условиях, близких к точке плавления этого материала.

История колебаний климата и оледенения за последние 3 млн лет приводят к выводу о том, что при существующем состоянии климатической системы регулятором колебаний служит Антарктический ледниковый покров. С одной стороны, он не позволяет критической пороговой температуре воздуха подняться более чем на 2 °С во время межледниковий, так как, находясь в благоприятных условиях существования у Южного полюса, при общей деградации оледенение всегда сохраняет площадь не менее 10 млн км2.

С другой стороны, в периоды развития и наступления ледников его край не может продвинуться далеко, так как открытый океан препятствует этому. В связи с этим при наступлении ледников в северном полушарии в южном сохраняется сравнительно теплая обстановка, в чем не последнюю роль играет большая “океаничность” этого полушария. В результате процесс развития оледенения тормозится в глобальном масштабе. Трудно представить, как далеко могло бы зайти оледенение на нашей планете, если бы южное полушарие было менее океаническим, а южнополярный континент имел значительно большие размеры.<...>(С. 93) <...> Оригинальная гипотеза известна как пульсационная гипотеза Уилсона. Похолодание может быть связано с особенностями движения Антарктического ледникового покрова. Периодически в пределах этого покрова могут возникать быстро движущиеся потоки льда гигантских размеров, которые выбрасываются в океан, формируют шельфовый ледник и огромную массу айсбергов. Выброс может составлять несколько миллионов кубических километров льда. Увеличение площади ледникового покрова и масса тающих айсбергов приводят к глобальному понижению температуры и служат спусковым механизмом нового цикла оледенения. Зарождение такой пульсации Антарктического ледникового покрова происходит в межледниковья, так как быстрые гигантские потоки льда могут сформироваться только при условии его прогревания. Таким образом, потепление приводит к новому ледниковому периоду.