Причины изменения климата
Гораздо легче документировать доказательства изменчивости климата и прошлых климатических изменений, чем определять лежащие в их основе механизмы. На климат влияет множество факторов, которые действуют в периоды времени от нескольких часов до сотен миллионов лет.
Многие причины изменения климата являются внешними по отношению к системе Земли. Другие являются частью системы Земли, но являются внешними по отношению к атмосфере. Другие связаны с взаимодействием между атмосферой и другими компонентами системы Земли.
Эти факторы все чаще признаются как играющие фундаментальную роль в изменении климата. Наиболее важные механизмы описаны далее.
Солнечная изменчивость
Светимость, или яркость Солнца, неуклонно растет с момента его образования. Это явление имеет важное значение для климата Земли, поскольку Солнце обеспечивает энергию для циркуляции атмосферы и является источником тепловой энергии Земли. Низкая светимость Солнца в докембрийское время лежит в основе слабого парадокса молодого Солнца.
Радиационная энергия Солнца изменяется в очень малых временных масштабах из-за солнечных бурь и других волнений, но изменения солнечной активности, особенно частота солнечных пятен, также документируются в десятилетние и тысячелетние временные рамки. В качестве фактора, способствующего началу Малого ледникового периода, был предложен "Маундеровский минимум" - период резкого снижения активности солнечных пятен между 1645 и 1715 годами н.э.
Вулканы
Вулканическая активность может по-разному влиять на климат в разное время. Отдельные вулканические извержения могут выделять большое количество диоксида серы и других выделений в стратосферу, снижая прозрачность атмосферы и, таким образом, количество солнечной радиации, достигающей поверхности Земли и тропосферы.
Одним из недавних примеров является извержение на Филиппинах горы Пинатубо в 1991 году, которое оказало поддающееся измерению воздействие на циркуляцию атмосферы и на тепловую энергию. Извержение 1815 года на горе Тамбора на острове Сумбава имело более драматические последствия, поскольку весна и лето следующего года (1816 год, известные как "год без лета") были необычайно холодными на большей части света. Новая Англия и Европа испытали на себе снегопады и морозы в течение всего лета 1816 года.
Вулканы и связанные с ними явления, такие как раскол и субдукция океана, выбрасывают СО2 в океаны. Выбросы незначительны; даже при таком мощном извержении, вырабатывается лишь небольшая часть углекислого газа, производимого при сжигании ископаемого горючего в течение года.
Однако в геологических масштабах высвобождение этого парникового газа может иметь важные последствия. Изменения в выбросах углекислого газа вулканами и океаническими разломами за миллионы лет могут изменить химический состав атмосферы. Такая изменчивость концентраций углекислого газа, вероятно, объясняет большую часть климатических изменений, имевших место во время фанерозоя.
Тектоническая активность
Тектонические движения земной коры оказали глубокое воздействие на климат в периоды от миллионов до десятков миллионов лет. Эти движения изменили форму, размер, положение и высоту континентальных масс, а также батиметрию океанов. Топографические и батиметрические изменения, в свою очередь, оказали сильное воздействие на циркуляцию как атмосферы, так и океанов.
Например, подъем Тибетского нагорья в эпоху кайнозоя повлиял на характер циркуляции атмосферы, создав муссон Южной Азии и оказав влияние на климат большей части остальной части Азии и соседних регионов.
Тектоническая активность также влияет на химический состав атмосферы, особенно концентрацию двуокиси углерода. Двуокись углерода выделяется вулканами и отверстиями в зонах рифтов. Колебания скорости распространения в рифтовых зонах и степени вулканической активности вблизи окраин плит влияли на концентрацию СО2 в атмосфере на протяжении всей истории Земли.
Даже химическое выветривание пород является важным поглотителем СО2. (Поглотитель углерода - это любой процесс, который удаляет двуокись углерода из атмосферы путем химического преобразования CO2 в органические или неорганические углеродные соединения). Углекислый газ, образующийся из углекислого газа и воды, является реагентом при растворении силикатов и других минералов. Скорость выветривания связана с массой, высотой и обнажением подстилающей породы.
Тектонический подъем может усилить все эти факторы и, таким образом, привести к усилению выветривания и поглощению углекислого газа. Например, химическое выветривание поднимающегося Тибетского нагорья могло сыграть важную роль в истощении атмосферы углекислого газа в период глобального похолодания в конце кайнозоя.
Продолжение следует...