средняя температура на земле за всю историю график
Температура Земли приблизилась к рекордным показателям за 50 млн лет
Климатологи впервые составили непрерывный график температур на Земле за последние 66 миллионов лет. Кривая показывает, насколько беспрецедентно нынешнее глобальное потепление. Результаты нового исследования опубликованы в журнале «Science».
Чтобы создать историю климата за последние 66 миллионов лет, команда Томаса Вестерхольда из Центра наук о морской среде (Marum) при Бременском университете и Норберта Марвана из Потсдамского института исследований климатических изменений (PIK) исследовала океанические отложения.
Получившаяся эталонная кривая климата дает детальную информацию об этом за последние 66 миллионов лет. И, кстати, ее начало совпадает с массовым вымиранием видов в конце мелового периода, жертвами которого, среди прочего, стали динозавры. Именно тогда началась кайнозойская эра, которая продолжается по сей день.
Две дюжины исследователей из шести стран утверждают, что теперь они «знают, когда на планете было теплее или холоднее, и лучше понимают динамику климатических изменений».
Ученые разделили климатические состояния Земли на 4 вида, которые они назвали жаркое (Hothouse), теплое (Warmhouse), прохладное (Coolhouse) и холодное (Icehouse). Эти климатические состояния сохранялись в течение миллионов или даже десятков миллионов лет. Так, «теплое» преобладало в первые десять миллионов лет исследуемого периода, когда средняя температура была более чем на пять градусов по Цельсию выше сегодняшней. Фаза Hothouse началась 56 миллионов лет назад, продолжалась до 47 миллионов лет назад. По утверждению Вестерхольда, тогда было более чем на 10-14 градусов теплее, чем сегодня.
Климатологи также сопоставили полученные данные с вариациями орбиты Земли, известными как циклы Миланковича: кривая показала периодические колебания в отдельных фазах из-за изменений орбиты нашей планеты.
Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) прогнозирует: если в сценарии деятельности человечества ничего не изменится, то «к 2300 году средняя глобальная температура может подняться до уровней, каких Земля не видела за 50 миллионов лет».
График средней глобальной температуры за последние 66 млн лет
Автор: Маглипогода · Опубликовано 15.11.2020 · Обновлено 15.11.2020
Ученые из шести стран объявили о завершении проекта CENOGRID по созданию новой эталонной кривой климата за последние 66 миллионов лет — с начала кайнозоя и до наших дней. Впервые построен детальный и непрерывный график изменения средних глобальных температур для этого промежутка времени. Данные базируются на измерениях вариаций изотопов кислорода и углерода в глубоководных бентосных фораминиферах и сопоставлении их с астрономическими циклами.
Как видно из графика, текущее глобальное потепление является лишь выходом из ледниковой эпохи, которая началась примерно 5 млн. лет назад. А в большую часть исследуемого периода (около 80%) преобладали температуры гораздо выше нынешних и полностью отсутствовали ледниковые шапки на полюсах.
Мельчайшие окаменелости бентосных фораминифер — одноклеточных организмов, обитающих на морском дне, — встречаются в отложениях всего фанерозойского эона, то есть с конца эдиакария (примерно 541 млн лет назад) до наших дней. Для ученых это чрезвычайно удобный инструмент восстановления палеоклиматических условий, так как по соотношениям изотопов кислорода углерода в известковых раковинах можно определить не только главные климатические параметры, к которым в первую очередь относятся глобальная температура и содержание в атмосфере углекислого газа, но и состав морской воды, указывающий на распространенность ледников в тот или иной геологический период. К тому же практически повсеместная распространенность фораминифер в глубоководных отложениях позволяет получать непрерывные по времени климатические кривые — графики, отражающие изменениеклимата с течением времени.
Изучение бентосных фораминифер в отложениях кайнозоя продолжается уже более 50 лет в рамках Международной программы исследовательского бурения в океане (International Ocean Discovery Program, IODP — с 2013 года по настоящее время) и предшествующих ей программ: Integrated Ocean Drilling Program (2003–2013 годы), Ocean Drilling Program (1985–2003 годы) и Deep Sea Drilling Project (1968–1983 годы).
Первая климатическая кривая на основе анализа изотопных отношений в раковинах бентосных фораминифер была построена в 1975 году. Данных на тот момент было еще очень мало, но уже тогда стало ясно, что 60–40 млн лет назад в истории Земли был самый теплый период, а 10–5 млн лет назад — самый холодный.
В 2001 году была составлена эталонная кривая для периода, охватывающего последние 34 миллиона лет, — для более древних периодов данных тогда было недостаточно. Теперь же ученые сообщили о том, что им удалось построить непрерывный график климатических изменений для всего кайнозоя. Результаты опубликованы в журнале Science.
Проект, в рамках которого велась работа, получил название CENOGRID (CENOzoic Global Reference benthic foraminifera carbon and oxygen Isotope Dataset). Построенная климатическая кривая не только самая полная, охватывающая без перерывов все 66 млн лет с конца мелового периода до наших дней, но и значительно более детальная, чем предыдущие версии климатических кривых: для интервала от 0 до 34 млн лет назад в ней учитывался один образец на каждые 2 тысячи лет, а для интервала 34–67 млн лет назад — один образец на каждые 4,4 тысячи лет.
Чтобы свести к минимуму межвидовые вариации изотопных отношений, исследователи старались по возможности анализировать раковины фораминифер только двух родов — Cibicidoides и Nuttallides. Новшеством также было то, что все результаты были сопоставлены с астрохронологическими параметрами — вариациями орбиты Земли, известными как циклы Миланковича.
Причем оказалось, что циклические изменения орбитальных параметров, которые раньше считали главными драйверами климатических изменений, коррелируют с мелкомасштабными колебаниями внутри крупных климатических периодов, а долгосрочные состояния, выделенные исследователями, связаны с другими факторами — объемами ледниковых щитов и содержанием углекислого газа в атмосфере.
Результаты обработки данных показали, что глобальный климат в течение кайнозоя резко менялся несколько раз (рис. 1). В начале эпохи он был сравнительно теплым (warmhouse), на рубеже палеоцена и эоцена стал совсем жарким (hothouse), в конце эоцена — опять теплым, в олигоцене и миоцене — холодным (coolhouse), и, наконец, в плиоцене и плейстоцене — ледниковым (icehouse). Сейчас мы живем в умеренно теплую фазу этого ледникового мегапериода, называемую голоценом.
Для определения этих состояний авторы приняли следующие границы колебания средних глобальных температур: теплое — на 5–10 градусов выше; жаркое — более, чем на 10 градусов выше; холодное — на 0–5 градусов выше; ледниковое — ниже 0. В качестве условного нуля во всех климатических построениях принимается средняя температура за период 1961–1990 годов.
Самый жаркий климат имел место на Земле 55,6–55,5 млн лет назад во время так называемого палеоцен-эоценового термического максимума (ПЭТМ) — короткого периода, продолжавшегося всего 150–200 тыс. лет. Тогда температура была на 14–16 градусов Цельсия выше современной. Причину повышения температуры авторы видят в массовых выбросах углерода в атмосферу в результате активных вулканических извержений в Североатлантической магматической провинции (North Atlantic Igneous Province).
Результаты другого недавнего исследования американских ученых подтвердили эту точку зрения. Геохимики из Колумбийского университета проанализировали изотопные отношения углерода и отношение бария к кальцию в планктонных фораминиферах. Эти параметры указывают на источник углерода, который пошел на постройку раковинок фораминифер. Они выяснили, что весь добавившийся в глобальный цикл углерод во время ПЭТМ имел вулканогенное происхождение. Работа опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
На графиках изотопных данных углерода на 55,6 млн лет приходится резкая аномалия, получившая название «изотопное отклонение углерода» (carbon-isotope excursion, CIE). Значение δ 13 C (отношение 13 C/ 12 C по сравнению со стандартным образцом) в известковых раковинах в это время очень быстро уменьшилось на 2–2,5‰, а затем примерно за 150–200 тыс. лет вернулось в норму (рис. 2 и 3). Это событие совпадает с резким увеличением содержания CО2 в атмосфере — до рекордных 2–3‰, что в 5–8 раз больше, чем современное значение 400 ppm.
По оценкам авторов исследования, за короткий период 4–5 тыс. лет океан поглотил из атмосферы 14,9 квадриллионов метрических тонн углерода, что на 60–70% больше, чем содержалось в нем до этого. Причем в составе этого углерода преобладал легкий изотоп 12 C, характерный только для органики и вулканических выбросов.
«Органическую» гипотезу его происхождения авторы сразу отвергли. Во-первых, для объяснения огромного отклонения изотопного состава углерода от нормального во время CIE требуется одномоментно перевести в атмосферу и океаны количество углерода, эквивалентное содержанию во всей современной биосфере, включая почвы. А во-вторых, среднее значение δ 13 C в образцах составляет −10‰, что характерно именно для вулканогенного углерода. Углерод органического, глубинного и кометного происхождения, а также образующийся при разложении метаногидратов, имеет другие изотопные параметры (рис. 4).
Помимо изотопных отношений кислорода и углерода, авторы впервые использовали при анализе состава раковин фораминифер отношение бора к кальцию. Ранее было показано в лабораторных экспериментах, что значение в кальците раковин полностью определяется активностью иона B(OH)4−, которая контролируется кислотностью морской воды. Полученные результаты полностью подтверждают предположение о том, что большая часть углерода, выделившегося во время ПЭТМ, растворилась в океанической воде, что повысило ее кислотность (рис. 4).
Это, в свою очередь, привело к глобальной экологический катастрофе — произошло значительное вымирание видов. В частности, в море вымерло от 30 до 40% глубоководных фораминифер, а в глубоководных осадочных отложениях по всему миру в это время исчезли белые карбонатные илы — вместо них откладывались красные глины.
Известно, что отложение белых карбонатных илов прекращается, когда из-за роста кислотности океана граница глубиной компенсации кальцита (calcite compensation depth, CCD), ниже которой кальцит в донных отложениях отсутствует, начинает перемещаться все выше, и в конце концов, достигает поверхности.
Нынешнее потепление, по мнению ученых, также обусловлено ростом содержания парниковых газов в атмосфере. Но теперь причина другая — деятельность человека, которая по силе своего воздействия на климат сопоставима с самыми мощными природными процессами. К тому же это воздействие гораздо быстрее. Содержание углекислого газа в атмосфере выросло с 280 ppm в 1700-х годах до примерно 415 ppm сегодня, и продолжает быстро расти.
Авторы отмечают, что уровень СО2 был бы еще намного выше, если бы океаны не поглощали большую часть прироста. Но запас прочности океанов не безграничен, и в отдельных его частях уровень закисления уже достиг критических отметок (подробнее см. статью Океаны с трудом справляются с поглощением антропогенного углекислого газа из атмосферы, «Элементы», 18.11.2018).
По прогнозам Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), если ничего не менять, то концентрация парниковых газов в атмосфере будет нарастать по сценарию RCP8.5 (Representative Concentration Pathway 8.5, где числом обозначено увеличение количества солнечной радиации в ваттах на квадратный метр) и к 2100 году средняя глобальная температура вырастет на 2,6–4,8 градуса по сравнению с периодом 1961–1990 годов. Более благоприятно выглядят сценарии RCP4.5 и RCP2.6, в соответствии с которыми это повышение составит соответственно 1,1–2,6 и 0,3–1,7 градуса. Но чтобы климат менялся по этим сценариям, человечеству нужно приложить массу усилий, считают ученые. Прогнозные кривые для всех трех сценариев приведены на рис. 1.
Глобальное потепление. Мифы и реальность.
Я не случайно использую именно эти, казалось бы устаревшие графики. Дело в том, что истерия по поводу глобального потепления началась с принятия Рамочной конвенции ООН об изменении климата в 1992 году. С того момента все научные изыски направлены исключительно на то, чтобы подтвердить теорию «парниковой» природы глобального потепления. Я же хочу использовать в сегодняшнем исследовании относительно независимые источники, которым, в общем-то, не важно, какая там природа у глобального потепления. Данными источниками в сложившейся ситуации могут быть только материалы, появившиеся до начала парниковой истерии.
Поэтому я намерено использую устаревший источник. Поскольку в этих источниках информация изложена «as is». Информация современных источников отличается от приведенной ниже лишь большим временем (наблюдения на 20 лет больше) и интерпретацией этой информации. Но, как вы увидите, 20 лет в контексте тех процессов, которые мы планируем рассмотреть, это такие слезы, что даже говорить смешно.
Современные материалы и их интерпретацию можно найти на многих сайтах, в частности, на Википедии.
В контексте сегодняшнего поста, я предполагаю, что вы ознакомились с моим кратким эссе о парниковом эффекте и у вас есть понимание механизма данного эффекта, а также того, что сами по себе парниковые газы дают вклад в парниковый эффект на уровне 5%.
Итак, приступим.
В первую очередь я приведу график, современная версия которого лежит в основе теории глобального потепления.
На графике «А» представлена кривая среднегодовых температур по данным британского исследователя Хьюберта Хораса Лэмба (Hubert Horace Lamb), опубликованным в книге «Climate: Present, past and future» (ISBN 0-06-473881-7).
На графике «Б» представлена аналогичная кривая среднегодовых температур по данным одного из основателей теории глобального потепления британца Джона Митчела, представленная в книге «History and mechanics of climate» (ISBN не знаю).
Как вы видите, тренд обоих кривых направлен вверх, и, в целом, соответствует современным графикам среднегодовых температур, хотя в настоящее время в теории глобального потепления чаще всего используются кривые температурных аномалий (максимальные, а не среднегодовые значения), представленные на следующем графике:
Как вы видите, существенных отличий между этими графиками не очень много. Провал температур в районе 1910 г., резкий пик в районе 1940 г., некоторое снижение и последующий рост начиная с 1980-х годов (на графиках Лэмба и Митчела этого роста нет, т.к. обе цитируемые работы опубликованы в 80-х).
Существенный момент здесь заключается в том, что все три графика рассматривают весь период метеорологических наблюдений. Т.е. на основании данных графиков можно сделать вывод: за период инструментальных наблюдений за температурой, наблюдался достаточно четкий тренд на рост, как среднегодовой температуры, так и температурных аномалий. Необходимо отметить, что исторически метеорологические наблюдения ведутся с начала индустриального бума – т.е. последние 100-120 лет. Из этого опять же можно сделать совершенно четкий и правильный вывод: в период индустриального роста мировой экономики, наблюдался (и наблюдается по сей день) рост температур. А дальше очень многие делают вывод: индустриальное развитие является причиной роста температур. Но так ли оно на самом деле? Давайте посмотрим на следующий график.
На данном графике представлены температуры воздуха в Новой Зеландии (кривая 1) и центральной Англии (кривая 2), восстановленные по данным изотопного анализа за последние тысячу лет (источник: Radiocarbon. Vol. 22 (N3) / Ed. M. Stuiver and P.S. Kra. Kline Geology Laboratory, Yale University, New Heaven, 1986).
На этом графике видно, что в целом, на противоположных сторонах земного шара (Новая Зеландия и Великобритания географически расположены приблизительно друг напротив друга на противоположных сторонах Земли) средние температуры за последнюю тысячу лет изменялись приблизительно одинаково (в Великобритании – более плавно, в Новой Зеландии – более скачкообразно). С двумя четко выраженными провалами в районе 1450 г. и 1700 г. – так называемый малый ледниковый период.
Начало индустриального бума (принятое, условно 1900 г., для четкого отражения на графике) добавлено мной – красная вертикальная черта. Совершенно четко видно, что, действительно, начиная с точки пересечения этой черты обеих кривых, наблюдается постоянный рост температуры. На основании данных по температурным аномалиям (см. график выше) я приблизительно дорисовал данную линию до конца 2000-х годов. В период с середины ХХ века (точка на которой заканчивается график по Новой Зеландии и Великобритании) по графику температурных аномалий, температура выросла на 0,6 градусов, что я постарался отразить на графике синей линией.
На всякий случай, я провел на этих графиках также зеленую линию – благодаря которой мы видим, что в 1200-х – 1300-х годах, во время так называемого «межледникового периода» температура превышала нынешнюю на 0,5 – 0,7 градусов.
При желании данный график можно разбить на более мелкие отрезки и выделить большее количество циклов «похолодание-потепление».
Самое интересное другое, и это можно заметить даже по этому графику – если провести тренд за рассматриваемое тысячелетие, то он будет направлен вниз – для Великобритании под большим углом, для Новой Зеландии – под меньшим. Но тренд направлен вниз – на понижение температуры. Таким образом, при желании можно сделать парадоксальный вывод, что на самом деле мы имеем дело не с глобальным потеплением, а с глобальным похолоданием. Я этот вывод делать не буду – я сторонник цикличности процесса, но обращаю внимание на данную закономерность для того, чтобы имелось понимание, что вопросы изменения климата очень сильно зависят от рассматриваемого периода.
Еще раз подтвердит этот тезис следующий график – анализ климата Земли за последние 130-140 тыс. лет, выполненные по кислороду в Гренландии по радиоуглероду в Франции.
В частности мы видим на этом графике, что 80 и более тысяч лет назад было теплее, чем в точке «0», т.е. в настоящее время (думаю понятно, что 20 лет в масштабах сотен тысячелетий – это вообще «ни о чем»). Огромный скачок температуры вверх, приблизительно на 10 градусов имел место в периоде 10-15 тысяч лет назад. Соответственно в период 80 – 60 тысяч лет назад имело место более плавное похолодание приблизительно на 12 градусов. Учитывая, что в настоящее время средняя температура поверхности земли составляет 5,5 градусов, то температура поверхности Земли во время последнего ледникового периода (30 тыс. лет назад) составляла минус 6,5 градусов.
Наконец, прежде чем перейти к анализу возможных причин данных изменений климата, я окончательно добью вас еще одним графиком. Данное исследование опубликовано в 1985 г., вот реквизиты (ISBN не знаю): Atkinsson T.C., Briffa K.R., Coopl G.R. et. al. Climatic calibration of Holocene Paleoecology and Palaeohydrology / Ed. By B.E, Bergland, John Willz and Cons. Ltd. Авторы исследования по данным изотопного анализа постарались восстановить палеотемпературы мирового океана у поверхности (верхняя кривая) и у дна (нижняя кривая) за последние 140 млн. лет.
Прежде чем перейти ко второй части марлезонского балета, давайте подведем краткие итоги первой части. Вы можете сделать другие выводы, я сделаю те, которые имеются в моем воспаленном рассудке.
1. Глобальное потепление, а ровно и похолодание не миф, а объективная реальность.
2. Вопросы глобального потепления/похолодания напрямую зависят от рассматриваемого временного масштаба – если рассматривать последние 100 лет, то мы сейчас на пике температуры (и продолжаем двигаться вверх), если смотреть на последнюю тысячу лет, то в средние века было теплее, чем сейчас, а если рассматривать историю планеты, то сейчас – один из самых холодных периодов в истории.
3. Период последнего потепления начался приблизительно одновременно с периодом индустриального развития человечества, тем не менее, предыдущие время (в том числе и в последнее тысячелетие) наблюдались подобные периоды и без индустриального развития.
Ну и теперь, наконец, перейдем, собственно, к причинам всех этих циклов.
Обратите внимание вот на что. Данный график очень сильно похож на график средних температур в Новой Зеландии и Великобритании (см. выше), только со смещением приблизительно на 50 лет. Обратите внимание – «провал» в районе 1350 г., (провал на графиках температур в районе 1400 г.), «провал» в районе 1550 г., (провал по температурам в районе 1600 г.). Очень похожий «ход» графика.
Помимо этого есть также геофизическая теория, учитывающая форму, размеры и массу планеты, ее строение и внутренние процессы в недрах, свойства поверхности, скорость вращения, гравитационное и магнитное поля, тектоническую и вулканическую деятельность, внутренние источники тепла, состав атмосферы и т.п. В этой теории огромное количество обоснований, по каждому из параметров, с кучей графиков и цифр. Но я их приводить не буду. Во-первых, это действительно сложная теория, и сам я ее понимаю с трудом, а оттого не уверен, что сумею правильно рассказать. А во-вторых, и так уже достаточно большой пост получился. А мой жж, это все-таки не научный журнал, а обычный блог, пусть и для думающих головой людей. Отмечу только, что теория парникового эффекта является лишь малой частью общей геофизической теории причин глобального потепления/похолодания. Про теорию парникового эффекта я писал не так давно, поэтому повторяться не буду.
В общем, есть различные теории глобального потепления. Более того, на мой взгляд, объяснять потепление только одним процессом неправильно – в глобальном масштабе, как минимум все из причин влияют на развитие ситуации. Тем не менее, на вооружение была взята самая невероятная и ничтожная по своему эффекту по сравнению с остальными – усиление парникового эффекта вследствие деятельности человека, сопровождаемой выбросами парниковых газов. Я вовсе не хочу сказать, что их влияния на этот процесс нет никакого. Просто лично я слабо верю в серьезность их влияния. И пока мне никто не привел научных исследований (желательно подтвержденных экспериментом), подтверждающих мою неправоту. Я не верю в то, что выбросы парниковых газов способны хоть сколь-нибудь серьезно оказать влияние на естественный геофизичиеский, астрономический, геологический и т.д. цикл «похолодание – потепление». И потом, что такое сто лет наблюдений в сравнении с историей Земли?
Я ни в коем случае не настаиваю на своем мнении. Более того, было бы интересно подискутировать с человеком, способным обосновать существенное усиление парникового эффекта за счет выбросов «парниковых газов» и существенное влияние данного эффекта на температуру поверхности Земли. Действительно интересно было бы. Разумеется, если бы сторонник «парниковых газов» оперировал научными данными (археологическими, геологическими, астрономическими, физическими и другими, за исключением оккультных, спиритических и прочих магических и аферистических), а не понятиями, вроде «ну, ведь это ПАРНИКОВЫЕ ГАЗЫ!», округляя при этом глаза до размера чайного блюдца и глядя на меня, как на еритика, представшего перед священной инквизицией, произнося это заклинание с интонацией священного же инквизитора, преподобного отца Антуана ЛаРейми: «Отрекись! Исповедуйся! Покайся! Это же ПАРНИКОВЫЕ ГАЗЫ!».
Ну а для всех остальных, в качестве резюме к сегодняшнему посту, я предлагаю ответить на всего два вопроса в игре «верю/не верю»:
1. Вы верите, что изменение вклада в парниковый эффект парниковых газов с 5% до 6% (95% парникового эффекта в настоящее время, да и существенно до нашего времени – вклад водяного пара) способны оказать на температуру Земли влияние, аналогичное по силе изменению солнечной активности на 25% (см. соответствующий график)?
2. Вы верите в то, что изменение температуры на 0,6 градусов за последние 100 лет обусловлено деятельностью человека, в то время, как температура менялась на 10 градусов, когда человека вообще не было и/или когда человек и мечтать не мог о том уровне технического прогресса, который мы имеем сейчас?
Ну, вот, собственно, наверное и все. Спрашивайте, если что-то не понятно. Спорьте, если с чем-то не согласны. Ну и, повторюсь, пропЫарьте данный пост – я старался, когда писал его, и пусть мой скорбный труд не пропадет 🙂