Периоды истории Земли > Изменение климата

Периоды изменения климата

Существуют различные типы свидетельств, которые мы можем использовать для реконструкции прошлых климатических условий и окружающей среды. В относительно краткосрочной перспективе мы можем обратиться к метеорологическим отчётам и другим историческим текстам, но в течение более длительных периодов времени мы должны обращаться к палеоэкологическим данным. Глубоководные отложения и ледяные керны содержат непрерывные данные об изменении изотопного состава с течением времени и часто дают результаты с очень высоким разрешением. Изотопный состав D и 18O, обнаруженный в кернах, классически использовался в качестве индикатора изменения температуры.

Существует популярная концепция четвертичного периода как "ледникового периода", и ряд косвенных источников данных предоставляют доказательства того, что на протяжении этого периода климат земли постепенно охлаждался . Однако исследования показали, что это слишком упрощённый взгляд.

Характер климатических изменений за последние 2-3 миллиона лет демонстрирует значительные климатические колебания. Эти колебания происходят между холодными "оледенениями" и более тёплыми "межледниковьями", на которые накладываются незначительные климатические колебания, включающие холодные "стадиальные" и тёплые "межстадиальные" эпизоды.

За последние 800 тыс. лет глобальный климат ритмично колебался в серии циклов продолжительностью от 80 до 120 тыс. лет, и некоторые из самых последних исследований выявили большую сложность и несогласованность внутри этих циклов.

Плейстоцен

Плейстоцен традиционно делится на три стадии: нижний плейстоцен (2.5 млн - 181 тыс. лет назад), средний плейстоцен (781-126 тыс. лет назад) и верхний плейстоцен Плейстоцен (126 тыс. -10 тыс. лет назад).

Анализы материалов, взятых из ледяных кернов, речных отложений и останков млекопитающих позволяют предположить, что MIS 6 плейстоцена был тёплой межледниковой стадией - не такой тёплой, как MIS 5, но теплее, чем MIS 7. Это отмечено увеличением территории лесов в ряде районов Европы.

MIS 8 был в целом более прохладным периодом по сравнению с MIS 9 и отмечен сокращением лесов и увеличением объёмов льда и уменьшением температуры поверхности моря. Данные, полученные из ледяных кернов, глубоководных кернов, останки млекопитающих указывают на то, что MIS 7 был тёплым межледниковым периодом, не таким тёплым, как MIS 9, но потенциально таким же тёплым, как последний климатический оптимум в раннем голоцене.

В течение этого межледниковья были тёплые интервалы, прерываемые несколько более холодными стадиями. За потеплением последовал период MIS 6, который ознаменовался продвижением ледниковых щитов и был похолоданием. Начало MIS 5e (126 тыс. лет назад) характеризуется быстрым переходом к гораздо более тёплым условиям по сравнению с предыдущим периодом. Это самый тёплый межледниковый период , достигший на 5°C выше современного температуры в центральной Антарктиде. Эта стадия соответствует эемскому межледниковью в Северной Европе (ипсвичскому периоду на 19 Британских островах).

Хронология глубоководных записей океана предполагает, что это межледниковье закончилось около 115-120 тыс. лет назад и за ним последовала общая тенденция к похолоданию с более тёплыми межстадиальными эпизодами. Период между 110 и 75 тыс. лет назад характеризуется серией быстрых климатических колебаний (они представлены стадиями MIS 5d-a). Полярный фронт двигался на юг. В растительности северной Европы в это время преобладали травы, осока и другие виды, характерные для тундры. Во время межстадийных периодов, представленных MIS 5c и 5a, массы льда уменьшались, и есть свидетельства появления сосны и берёзы.

Около 71 000 лет назад произошёл переход к более суровым условиям. В глубоководных отложениях наблюдается быстрое снижение соотношения 18O/16O, что указывает на значительное расширение континентальных ледяных щитов. Полярный фронт простирался почти так же далеко, как во время ледникового максимума (18 тыс. лет назад).

Растительность в Нидерландах, Дании и Германии характеризовалась открытой тундрой с немногочисленными деревьями. В целом условия были лишь немногим менее суровыми, чем во время последнего ледникового максимума.

57-24 тыс. лет назад (морская изотопная стадия) Эта стадия характеризуется рядом резких климатических колебаний. Следы изотопов в ледяных кернах Гренландии показывают 16 межстадийных периодов за это время, хотя они были не такими тёплыми, как MIS 5a и 5c.

Пики 18O между 58-54 и 50-48 тыс. лет назад представляют собой межстадийные Эреля и Глинде, которые отражены в данных о жесткокрылых. Температуры воздуха были такими, что рост деревьев был подавлен, и в растительности преобладала открытая безлесная кустарниковая тундра.

ещё три тёплых интервала были выявлены в северной части Европы: Мершуфд (46-44 тыс. лет назад), Хенгело (39-36 тыс. лет назад) и Денекамп (38-28 тыс. лет назад).

24-11 тыс. лет назад (морская изотопная стадия 2) Во время MIS 2 имела место тенденция к оледенению, достигшая своего апогея (последнего ледникового максимума) примерно 23-18 тыс. лет назад. Северный ледяной покров достиг своего максимального размера.

Условия во время ледникового максимума были холодными и сухими. Было подсчитано, что средние глобальные температуры были по меньшей мере на 5°C ниже их текущих значений. Низкий уровень осадков препятствовал росту деревьев и привёл к появлению открытой растительности. В этот период растительности вообще было очень мало. Условия были настолько суровыми, что в это время на территории современных Бельгии, Северо-Западной Франции, Северной Германии и Великобритании практически не было зафиксировано человеческих поселений.

15 тыс. лет назад климат начал улучшаться, что привело к межстадийному Беллинг (15-14 тыс. лет назад). Потепление проявляется в росте артемизии и других степных растений, за которым следует увеличение распространение сосны в некоторых регионах. Считается, что этот переход к потеплению был очень быстрым.

Свидетельства человеческой деятельности вновь обнаруживаются в этот период в районах, которые ранее были непригодны для жизни во время ледникового максимума.

После Беллинга был короткий период холодных и сухих условий, названный «Древним дриасом» (14 тыс. лет назад). В это время в некоторых районах наблюдается растительность с преобладанием кустарниковых видов, однако этот этап длился всего 200 лет, и он сочетался с тёплыми стадиями.

Последовал Аллередский интерстадиал (14-12,8 тыс. лет назад), в ходе которого ледниковые щиты Скандинавии ещё больше сократились. На большей части Европы климат был достаточно тёплым для роста деревьев, хотя на крайнем севере все ещё было слишком холодно как это имеет место и сегодня.

Младший Дриас

Между 12,8 и 11,5 тыс. лет назад произошел период климатического похолодания, известный как Младший Дриас. Свидетельства существования более молодых дриасов найдены в ряде различных экологических объектов по всей Европе, начиная с крайнего севера Финляндии до Пиренейского полуострова на юге, Ирландии на западе и Восточной Европы. В этот период наблюдалось сокращение роста деревьев, и во многих районах доминировали травянистые и карликово-кустарниковые растения.

Голоцен

В голоцене произошли крупные изменения в жизни человека: зарождение сельского хозяйства, одомашнивание животных (за исключением собаки, которая, скорее всего, была одомашнена в верхнем плейстоцене), а также формирование сложных обществ. Переход в голоцен после более молодого дриаса знаменует собой переход от турбулентного климата, которым был отмечен ледниковый период к чему-то более устойчивому.

Широкий спектр морских и наземных археологических находок свидетельствует о начале внезапного глобального потепления, начавшегося в 11,5 тыс. лет назад. Это потепление знаменует начало нынешнего межледниковья. Данные, полученные из кернов гренландского льда, свидетельствуют о том, что период потепления был резким, причём переход происходил в течение нескольких десятилетий. Увеличение содержания метана указывает на расширение глобальных водно-болотных угодий. Также происходит повсеместная замена кустарниковой тундры редколесьем к 9500 гг до н.э., а позже - смешанным лесом.

Климатический оптимум голоцена был достигнут примерно между 7000-2000 годами до н.э. Несмотря на относительную стабильность климата, имел место ряд краткосрочных температурных колебаний. За это время было выявлено по меньшей мере 4 глобальных периода быстрого изменения климата. Основной период похолодания в голоцене произошёл около 6300 года до н.э. Эти изменения были зафиксированы в данных ледяного керна и в материалах глубоководных отложений. Впрочем, имеются лишь слабые свидетельства значительного изменения климата во время этого события за пределами Североатлантического региона.

Позднее наступил более длительный период ухудшения климата. Анализ кернов гренландского льда указывают на снижение температур, начинающееся примерно с 3000 года до н.э., а в некоторых частях Европы, таких как Швеция, в позднем голоцене зафиксировано снижение верхней границы древесного покрова. Имеются свидетельства возобновления ледниковой активности в Европе в это время.