Клімати минулих епох

Изменение климата в Фанерозое 1. Зміна клімату в фанерозої

Початок палеозою характеризувалося теплим кліматом. Основні маси суші були зосереджені в тропічних і помірних широтах. Південний та Північний полюси обмивалися океаном, і це перешкоджало утворення льоду. Похолодання клімату, що призвело до нового великому заледенінню, зазначено близько 450 млн. років назад, в пізньому ордовику. До цього часу на поверхні земної кулі відбулися значні переміщення материкових плит: на заході існували відокремлені один від одного стародавні аналоги Північної Америки та Євразії. На сході материки об'єдналися в суперконтинент Гондвана, в який входили Африка, Південна Америка, Індія, Антарктида і Австралія. Позднеордовікскій Південний полюс знаходився на місці нинішньої Сахари. Тут розвинулося велике покривне заледеніння. Під час цього заледеніння льодовикові щити досягали товщини 2 км.

До силуру, тобто 440 млн. років тому, середня температура знову зросла приблизно до 20 ° С. Це на 5 ° С вище сучасної температури. Клімат став більш теплим. Потепління тривало і в девоні (від 400 до 350 млн. років тому), коли середня температура Землі сягала 25 ° С. У багатьох районах бурхливо розвивалася рослинність, клімат був тропічним. Такі ж умови збереглися і в карбоні. Однак, протягом кам'яновугільного періоду відбувалося похолодання. Кам'яновугільні період, що охоплює інтервал 350-285 млн. років тому, був часом, коли утворився суперконтинент Пангея, тягнувся від Північного до Південного полюсів. На початку Пермі потужне покривне заледеніння стало максимальним. Середня температура впала до 8 ° С. Глибоке похолодання клімату мало суттєвий вплив на розвиток рослинного і тваринного світу. До кінця пермського періоду вимерло 75% родин земноводних і понад 80% плазунів. Але певні види рослин, навпаки, зуміли пристосуватися до холодного клімату.

На початку тріасового періоду (230 млн. років тому) всі основні масиви суші були спаяні в єдиний суперконтинент - Пангею. Згодом в Юрському періоді Пангея стала розпадатися. Відкрився широкий протоку між південним суперконтинентів Гондваною і північним суперконтинентів Лавразія, частина якого виявилася затопленою. Гондвана розкололася на Південну Америку, Африку, Індію, Антарктиду і Австралію. Протягом тріасового періоду відбувалося поступове потепління. Юрський період характеризувався теплими температурами на всьому своєму протязі. Юрському клімату була властива широтна зональність. У Юрський період на Землі царювали динозаври. У крейдяний період, т.е.135 млн. років тому, клімат залишався теплим, середня температура була 25 ° С. У Західній Європі середні річні температури в Європі досягали 18-22 ° С. У цілому крейдяний період був тепліше сучасного, хоча широтна зональність була чіткою навіть у найтепліші століття крейди.

В кінці крейдяного періоду відбувається велике вимирання морської та наземної мезозойської флори і фауни - загинули амоніти, белемніти, динозаври і значна частина морського планктону. Причиною цієї природної катастрофи, ймовірно, було відносно короткочасне похолодання, викликане викидом в атмосферу огpомного кількості аерозолів, які зменшили приплив сонячної радіації до земної поверхні до значень, знизившись глобальну температуру на 2,9 ° С щодо попереднього часу і температуру морської води в полярних районах до 7 -8 ° С.

Oтносітельно причини викиду аерозолів в атмосферу існують дві точки зору. Одні вчені вважають, що викид аерозолів в атмосферу відбувся в результаті зіткнення Землі з астероїдом. Про це свідчить прошарок в породах на кордоні між мезозою та кайнозою з підвищеним вмістом іридію, який приноситься на Землю з космосу. Інші пов'язують викид аерозолів в атмосферу з вибуховим посиленням у цей час вулканізму, відзначаючи, що при виверженнях поряд з попелом і газами міг переноситися і іридій, який міститься в ультраосновних породах мантії. Як би там не було, але до кінця крейдяного періоду глобальна температура знову підвищилася і перевищувала сучасну на 7-10 ° С.

Таким чином, на рубежі між мезозою та кайнозою клімат Землі відрізнявся м'якістю, був теплим і вологим, льодів в полярних районах не було, контраст між екватором і полюсами становив 15-16 ° С, у той час як зараз він змінюється від 30 ° С влітку до 60 ° С взимку.

Кайнозойська ера, яка розпочалася 65 млн. років тому, спочатку характеризувалася теплим кліматом. У палеоцене зберігалися високі температури: середня глобальна температура в цей час перевищувала сучасну приблизно на 8-9 ° С, середня річна температура на широті Лондона (51 ° пн.ш.), наприклад, була не менше 21 ° С (зараз вона дорівнює 10 ° С), середній меридіональний градієнт екватор - полюс дорівнював 15-17 ° С, тобто приблизно в два рази менше, ніж влітку нашого часу.

Потім починаючи з пізнього еоцену (приблизно 44 млн. років тому) почалося стійке ступенеобразно пониження глобальної температури. Вже до середини олігоцену (30-35 млн. років тому) температура поверхні води в екваторіальних широтах Тихого океану знизилася до 17-18 ° С, а придонних вод - до 5 ° С. У міоцені починаючи з 23 млн. років тому почалося потепління, яке досягло піку в період між 19 і 15 млн. років тому. Воно охопило всі континенти. Середні річні температури, наприклад, у Центральній Європі, не опускалися нижче 18-20 ° С, а річні суми опадів становила не менше 1000 мм, в Західному Сибіру середньорічна температура повітря не опускалася нижче 10-12 ° С.

Нове різке падіння температури почалося з середини міоцену, приблизно 15 млн. років тому. До кінця цього періоду температура придонних вод становила 2 ° С. Вона характеризує кліматичні умови в полярних широтах земної кулі, оскільки придонні води - це опустилися в полярних районах води і слина потім по дну без зміни своєї температури

Приблизно в цей час почалося заледеніння Антарктиди спочатку в горах, а 15 млн. років тому і на всьому материку. Сучасна температура придонних вод в полярній області дорівнює-l ° С, а в районі екватора 1-2 ° С. Таким чином, тенденція до зниження температури протягом кайнозойської ери від палеоцену до пліоцену, що спостерігалася в полярних районах, характеризує також умови на всій земній кулі. Причому, якщо до раннього пліоцену не виявляється великих коливань середньої температури Землі, то, починаючи з середнього пліоцену, фіксуються значні коливання середніх температур з амплітудою, що досягає 10 ° С протягом періодів, що тривають кілька десятків тисяч років.

Так, на початку пліоцену 5,0 млн. років тому почалося потепління, яке зумовило танення льодовикового щита Антарктиди і гірських льодовиків Північної півкулі. Це призвело до потужної глобальної трансгресії (4,7-4,4 млн. років тому), що підняла рівень світового океану на 100 м. Проте близько 3,3-3,2 млн. років тому розпочалося нове глобальне похолодання, яке характеризувалося різким зростанням нестабільності клімату. Похолодання призвело до появи льодовикових щитів у Північній півкулі, зокрема до виникнення першого покривного заледеніння в Північній Америці (2,8-2,4 млн. років тому), що поширився до Великих озер, до зростання континентальних льодовикових щитів в Антарктиді і різкого падіння рівня Світового океану. Зниження рівня океану призвело до оголення великих ділянок суші і, таким чином, до збільшення континентального клімату, а також змінило умови водообміну між різними басейнами і, ймовірно, призвело до втрати зв'язку між Тихим, Індійським і Атлантичним океанами в тропічних широтах. Поява потужного льодовикового покриву в Антарктиді призвело до збільшення альбедо та зменшення сонячної радіації, одержуваної Землею, до охолодження вод циркумполярної течії навколо Антарктиди і, отже, зниження температури придонних вод всього Світового океану.

2. Зміна клімату в Четвертинний період

Плейстоцен (тривалість 1,5 ± 0,5 млн. років) протягом довгого часу був синонімом назви «льодовиковий період», оскільки вважалося, що заледеніння в Північній півкулі почалося тільки в плейстоцені. Але обледеніння в Південній півкулі почалося в міоцені 15 млн. років тому, а в Північній півкулі льодові щити з'явилися 3 млн. років тому. Протягом плейстоцену відбувалася зміна похолодань клімату і межледниковий.

Плейстоцен починається заледенінням Гюнц 1,2-1,0 млн. років тому. Південна межа гюнцского заледеніння досягла 56 ° с.ш. У Європі і 40 ° с.ш. в Америці. Гюнц закінчився гюнц-міндельскім потеплінням 1,0-0,76 млн. років тому.

У Північно-Західній Європі під час цього межледниковья були распростанени широколистяні ліси, середня річна температура дорівнювала 9 ° С.

Далі настав класичне заледеніння Альп - Міндель - приблизно 790-580 тис. років тому. За деякими даними в цю епоху спостерігалася максимальна площа крижаного покриву. У Західній Європі скандинавський льодовий щит поширювався далеко на південь, захопивши Англію. На території Росії під час Окського зледеніння південний край льодовика досягав гирла Ками. Далі було Міндель-рісского Інтергляціал (580-350 тис. років тому). У Європі температура повітря влітку була вище на 2-3 ° С вище, ніж у сучасний період. Виноград поширився на Британські острови, Данію і Польщу. У центрі Росії в цей час зростали широколистяні ліси: граб, липа, тис, волоський горіх. Були також і хвойні ліси. Міндель-рісского Інтергляціал є одним з найтепліших часів плейстоцену.

Слідом за цим межледниковья настало нове похолодання - рісского льодовиковий період (350-150 тис. років тому). Остання заледеніння, назване на території Західної Європи Вюрм-Вісла, в нашій країні - Валдайської і зирянська, а в Північній Америці - Вісконсінський, почалося 115 тис. років тому. У Євразії почалося утворення і накопичення льоду над Скандинавським нагір'ям. Поширення льодовикового покриву на Західну Європу призвело до зникнення лісів у Англії, Нідерландах, Німеччині та на північно-заході сучасної Росії. Рівень Світового океану знизився приблизно на 60 м нижче сучасного становища.

У пізньому Вюрма - з 25 тис. років тому до 10 тис. років тому - тривало похолодання клімату і настання льодовикового покриву, який досяг максимального за увесь вюрмського період розміру 21 тис. років тому. Рівень поверхні Світового океану був на 85 м нижче сучасного.

У центрі субтропічних антициклональні кругообігів температура підвищувалася. У середньому для Земної кулі температура поверхневих вод Світового океану була на 2,3 ° С нижче, ніж в даний час. Розрахунки показали, що клімат епохи заледеніння в континентальних областях, не покритих льодами, був істотно холодніше. У Східній Європі температура була на 10-15 ° С нижче сучасної. У середньому для Землі повітря було на 5 ° С холодніше сучасного, а клімат суші.

Пізніше почалося отступанія Скандинавського і Північно-Американського льодовикових щитів.

Висновок

Таким чином, зміна клімату в кайнозої і плейстоцені пояснюється наступним чином. Поступове зменшення концентрації СО ₂ в олігоцені і міоцені, розташування Антарктиди в районі Південного полюса, збільшення поверхні суші та її висоти дали початок поступового похолодання клімату, яке призвело спочатку до заледеніння Антарктиди, а потім і полярних районів Північної півкулі. Як тільки заледеніння досягло критичної величини, кліматична система атмосфера-океан-льодовики-суша стає нестійкою, і починаються коливання кліматичних параметрів.

Розглядаючи плейстоцен в послідовності кліматів, можна сказати, що це холодний період.