Изъятие пресной составляющей из водного баланса Северного Ледовитого океана привело к постепенному размыванию галоклина и тем самым сделало возможным возобновление глубокой конвекции. Тепло океанических вод стало поступать к поверхности, и начался процесс разрушения морского ледяного покрова. Появление пространств открытой воды и поглощение на этих участках солнечного тепла усилило процесс таяния и отступания ледников. Оледенение вступило в фазу деградации ледниковых щитов.
После разрушения материкового оледенения в Северном полушарии наступила короткая фаза межледниковья, после чего начало развиваться новое оледенение. К настоящему времени установлено, что описанный ледниковый цикл повторился не менее пяти раз, то есть климатическая система стала развиваться в режиме долгопериодных колебаний.
Главное условие существования колебательного процесса — проскакивание точки равновесного состояния за счет сил инерции. Выведенный из состояния равновесия маятник не остановится в нижней точке, прежде чем не совершит несколько колебаний. Оледенение изначально возникает в результате понижения температуры воды до точки замерзания и расходования теплоты кристаллизации. В дальнейшем процесс развивается по цепочке: атмосферные осадки в виде снега — увеличение альбедо подстилающей поверхности — увеличение суровости климата — формирование ледника. Система тем самым выводится из состояния теплового равновесия и переходит на такой уровень, который способствует накоплению льда. В какой-то момент достигается максимум оледенения.
Тепловая инерция ледникового щита не позволяет начаться таянию, так как подведение теплоты плавления в условиях существующего термического режима на поверхности Земли требует промежутка времени порядка нескольких тысяч лет. Когда инерция наконец преодолевается, начинается разрушение ледников. Установлено, что во всех ледниковых циклах фаза разрушения значительно короче, чем фаза накопления льда. Температура приземного слоя быстро повышается и еще более интенсифицирует процесс таяния льдов. В результате преодолевается уровень равновесия климатической системы и количество сохранившихся в Северном полушарии природных льдов оказывается меньше того, которое соответствовало бы равновесному состоянию. Это означает, что колебательный процесс вышел в исходное состояние и созданы условия для начала формирования нового оледенения.
Заключение
Тепловое состояние на поверхности Земли в настоящую эпоху в среднем таково, что климатическая система планеты, находясь близко к положению равновесия, обязательно содержит в своем составе значительное количество воды в твердом состоянии, в виде наземных ледниковых щитов и постоянного морского ледового покрова в северной полярной области. Сложившаяся система устойчива из-за большой тепловой инерционности Мирового океана, благодаря чему колебания климата происходят очень медленно и мягко.
Установившийся на Земле в плейстоцене режим климатической системы близок к автоколебательному. Сегодня нельзя с полной определенностью сказать, затухают эти колебания или усиливаются. Их периодичность имеет порядок около 100 тыс. лет. За это время колебательный цикл проходит фазы накопления льда в виде крупных материковых оледенений, что сопровождается усилением суровости климата, разрушением ледниковых щитов, наступлением времени межледниковий и потепления климата, после чего все повторяется снова. Мы живем в эпоху типичного межледниковья, оптимум которого отмечался около 7000 лет тому назад.
Морские льды Арктики, периодически покрывающие всю акваторию Северного Ледовитого океана, выполняют важные функции в формировании теплового баланса полярной области. Появление морского льда изменяет отражательную способность подстилающей поверхности в среднем от 15% (чистая вода) до 90% (лед, покрытый снегом). Кроме того, морской лед играет роль теплоизолирующего слоя между водой и воздухом, в сотни раз уменьшая теплоотдачу из океана в атмосферу. Таким образом, морские льды служат своеобразным регулятором поглощения и отдачи тепла полярным океаном, что делает их важным звеном, поддерживающим колебательный режим климатической системы.
1 Приходящую солнечную радиацию принято называть коротковолновой, она поступает на Землю в диапазоне длин волн от 0, 3 до 1, 5 мкм. Встречное излучение Земли происходит в инфракрасном диапазоне, в основном на длинах волн от 8 до 13 мкм, и считается длинноволновым.
2 Конжеляционными принято называть льды природных водоемов, образующиеся в результате замерзания (кристаллизации) воды в отличие от глетчерных льдов, которые по происхождению являются осадочными и метаморфическими.