В последние годы профессором А.А. Величко составлены палеоклиматические карты Европейской части России. На них видно, как менялся климат в последний миллион лет. Почти все это время гораздо севернее, чем ныне, располагались области с умеренным и тропическим климатом. Если во время оледенений средняя температура была значительно ниже современной (примерно 20 тыс. лет назад ледники не только покрывали всю Скандинавию, но и достигали Валдайской возвышенности), то в межледниковья — на несколько градусов превышала современную. И тогда место тундры занимала тайга и даже хвойно-лиственные леса, а на месте тайги росли дубово-грабовые и дубово-липовые леса. Границы лесостепей находились значительно севернее нынешних, а на юге Европейской части России располагались степи и полупустыни.
Почему меняется климат
В чем же причины таких кардинальных перемен? Зная это, не только легче понять, почему меняется климат в современную эпоху, но и строить прогнозы.
Первое, что напрашивается в качестве причины климатических флуктуаций, – это периодическое изменение положения Земли в космическом пространстве и, стало быть, неравномерное поступление солнечной энергии. Это, действительно, важная причина, но она ответственна только за продолжительные (десятки миллионов лет) климатические изменения. Так что для прогнозов на десятки и даже сотни лет искать причины изменений климата в космосе не стоит. Кроме того, чисто космическими причинами не объяснить колебания содержания CO2 в атмосфере, запечатленные растительностью в результате фотосинтеза.
Вторая причина — состояние атмосферы, ее прозрачность и концентрация парниковых газов. Ведь атмосфера пропускает не всю солнечную радиацию. Часть ее она рассеивает и отражает обратно в космическое пространство, и лишь 44% потока излучения достигает земной поверхности. Атмосферный озон, как известно, задерживает ультрафиолет.
Современная атмосфера — результат долгой эволюции. Когда-то в ней не было кислорода и азота, а были только углекислый газ, водяной пар, метан, аммиак, водород и пары кислот. Первый миллиард лет в атмосфере преобладал углекислый газ, но к концу этого периода в ней появились азот и кислород. Содержание кислорода достигло максимума 500 млн лет назад. А еще раньше возник озоновый экран, защитивший живые существа от ультрафиолетового излучения и позволивший жизни выйти на сушу.
Высокая концентрация CO2 в атмосфере обеспечивала парниковый эффект и высокие температуры в самые теплые эпохи геологического прошлого. Однако временами концентрация сильно менялась. Как только она становилось меньше, наступали похолодания. Согласованные изменения концентрации CO2 и температуры (как в геологическом прошлом, так и в настоящем) дали повод считать, что именно от содержания CO2 зависел парниковый эффект и приземная температура. При этом оставался вопрос: откуда в атмосфере брался избыток CO2 и как он расходовался?
Выделяющийся из земных недр и почвы CO2 поглощался растительностью и почвенными микроорганизмами и вследствие высокой плотности не мог подниматься в атмосферу. Основным его поглотителем, как уже отмечалось, служат гидросфера и растительность, поглощающая и перерабатывающая CO2 при фотосинтезе. Чем больше CO2 в атмосфере и чем выше температура, тем больше на Земле фитомасса. При отсутствии притока CO2 растительность настолько интенсивно поглощает его из атмосферы, что его содержание падает, и начинается похолодание. Это четко прослеживается при анализе палеоклиматов. Какими бы причинами ни вызывались потепления или похолодания, всегда отмечалась корреляция между содержанием CO2 в атмосфере и растительным покровом.
Ну, а что же происходит ныне? На фоне потепления рост содержания CO2 в атмосфере все больше связывают с антропогенным выбросами. Но ведь в прошлом, когда не было человека, оно регулировалось природными процессами. Его приток из земных недр, как и от антропогенных выбросов, невелик, ибо он гораздо тяжелее воздуха. Его не поднимут в тропосферу даже потоки горячего воздуха и дыма. Но он мог образоваться в результате разложения восходящих потоков метана, нарастающих, например, при любых подвижках земной коры. Так, из анализа геологического прошлого следует, что потеплениям всегда предшествовали расширение морского дна и расхождение континентов.
Подводя итоги, можно высказать предположение, что в нынешнем глобальном потеплении «повинен» в основном метан, как уже отмечалось, интенсивно поступающий в атмосферу из разных источников. Проверить это непосредственными наблюдениями непросто, ибо скорость его перемещения в атмосфере высока, а срок жизни мал. Но неуклонный рост содержания в атмосфере метана, фиксируемый в последние десятилетия, заставляет усомниться в том, что потепление вызвано лишь антропогенными факторами. А взяться ему есть откуда! И в нашу эпоху происходят медленные перемещения литосферных плит, а на континентах (Байкал, Восточно-Африканские Великие озера) и морском дне (Красное море, Индийский и Атлантический океаны) образуются гигантские рифты, что сопровождается наземными и особенно подводными базальтовыми излияниями. Все эти процессы могут сопровождаться масштабными выбросами метана в атмосферу, что, как мы видели, способно вызвать потепление, неоднократно отмечавшееся в прошлом.