Годичные кольца деревьев могут рассказать нам о прошлых периодах засухи, жары и сильных дождей. Кредит: Rbreidbrown/Wikimedia Commons, CC BY-SA
Сегодняшнее изменение климата является антропогенным. Консенсус в сообществе климатологов однозначен, но для того, чтобы определить, насколько исключительным является текущее изменение климата, нам пришлось контекстуализировать настоящее в гораздо более длительной временной шкале. Для этого ученые, работающие в области палеоклиматологии (изучения климата прошлого), используют информацию как из естественных, так и из документальных источников со всего мира.
Изменчивость климата зависит как от естественных, так и от антропогенных факторов. Первые включают широкий диапазон временных масштабов, начиная от миллионов лет (тектонические движения) до десятков лет (солнечная и вулканическая активность). Напротив, антропогенные факторы проявляются только в масштабах человека, и гораздо более интенсивно в последние десятилетия индустриального периода.
Поскольку мы не можем измерить прошлый климат напрямую, нам приходится производить реконструкции. Это делается с помощью так называемых записей на основе прокси: данных, взятых из ряда естественных источников, на которые влиял климат того времени. Различные источники климатических записей известны как архивы. Чтобы быть точным и полезным, архив должен:
- быть чувствительным к климатическим изменениям, таким как изменения температуры или осадков
- иметь возможность регистрировать эти изменения, чтобы их можно было интерпретировать сегодня
- быть непрерывным, чтобы он мог охватывать длительные периоды времени без потери информации
- поддерживать постоянную связь между индикатором и климатом с течением времени (известную как принцип униформизма)
- быть репрезентативным для изучаемого региона — некоторые архивы предоставляют только локальную информацию, в то время как другие могут рассказать нам о более широком регионе или даже о всей планете.
2,6 миллиона лет истории климата
Чем старше архив, тем сложнее получить из него надежную информацию, отчасти из-за самого климата, который скрывает или стирает следы, оставленные им в прошлом. По этой причине наиболее изученным временным периодом в палеоклиматологии является четвертичный период, который примерно охватывает последние 2,6 миллиона лет вплоть до настоящего времени.
Четвертичный период также является геологическим периодом, в котором континенты, океаны и глобальные атмосферные течения наиболее близки к тем, которые мы знаем сегодня. Это облегчает нам интерпретацию и изучение климата в этот период.
Различные естественные архивы могут помочь нам реконструировать климат на протяжении всего четвертичного периода, но каждый из них имеет разные характеристики. Одним из особенно важных факторов является то, что мы называем разрешением архива, то есть насколько точно мы можем датировать его информацию. Это может варьироваться от определенного столетия или десятилетия до определенного года или даже определенного сезона в этом году.
Можно сказать, что каждый тип архива написан на другом языке, языке, который палеоклиматологи должны расшифровать.
Существует много различных типов архивов, но здесь мы рассмотрим самые распространенные.
Ледяные керны
Лед, обнаруженный в полярных и высокогорных районах Земли, накапливался в течение различных ледниковых циклов в течение четвертичного периода. Эти последовательные слои льда содержат очень ценную информацию об очень длительных периодах времени с разрешением до одного года.
Маленькие пузырьки воздуха, которые попадают в ледяные массы, когда они формируются, являются крошечными образцами состава атмосферы в то время. Изучая их, мы можем узнать, например, сколько углекислого газа было в атмосфере в определенный момент тысячи лет назад.
Хотя они позволяют точно реконструировать длительные периоды времени, эти архивы находятся в очень отдаленных и труднодоступных районах и являются очень хрупкими, что делает их хранение и транспортировку дорогостоящими.
Коралл
Кораллы формируют свои скелеты посредством осаждения карбоната кальция, который содержит информацию о температурных условиях среды, где он сформировался. Хотя периоды времени, которые можно реконструировать с помощью этих архивов, относительно короткие (обычно менее 1000 лет), их разрешение может быть сезонным. Эти архивы обычно ограничены тропическими регионами.
Годичные кольца
Годичные кольца, возможно, являются наиболее широко используемым архивом в палеоклиматической реконструкции за последнее тысячелетие. Это связано с их чрезвычайной точностью.
Рост годичных колец носит сезонный характер, что означает, что мы можем точно определить возраст образца. Кроме того, эти архивы очень чувствительны к изменениям окружающей среды, то есть они очень четко фиксируют климатические изменения. Их временная непрерывность и почти глобальное распространение являются еще одной причиной их широкого использования.
Морские и озерные отложения
Отложения — как со дна морей, так и со дна озер — являются прекрасными палеоклиматическими архивами. Они встречаются по всей планете и содержат информацию за очень длительные периоды времени — до сотен тысяч лет. В некоторых случаях — например, в ленточных отложениях, которые остаются в сезонных слоях — они могут иметь разрешение менее года.
Однако на эти архивы, как правило, влияет деятельность человека, а это означает, что предлагаемые ими временные рамки, хотя и улучшаются, не всегда полностью точны.
Отложения, взятые со дна океана. Кредит: Университет Южной Флориды, CC BY-SA
Пещерные скальные образования
Скальные образования в пещерах, известные как спелеотемы, включают такие особенности, как сталактиты и сталагмиты. Эти архивы предоставляют климатические записи высокого разрешения за длительные периоды времени — десятки или даже сотни тысяч лет. Они также позволяют реконструировать климат в самых разных гидрологических средах, от засушливых пустынь до областей с большим количеством осадков.
Методы датирования, используемые для этих архивов, обычно очень надежны, но часто предлагают неполные записи. Кроме того, может быть некоторое несоответствие между поверхностным климатом и тем, что зафиксировано внутри подземной пещеры.
Документальные источники
Исторические документы, такие как судовые журналы, приходские записи или сельскохозяйственные записи о времени цветения и сбора урожая, также полезны для реконструкции климата. Что делает эти архивы интересными, так это разнообразие источников, а также их четкая датировка и точность. Большинство этих архивов находятся в Северной Атлантике и Тихом океане.
Климатическая головоломка
Задача палеоклиматологии — сравнить все эти различные архивы друг с другом, чтобы получить связную реконструкцию прошлого. Как мы видели, каждая из записей имеет свои сильные и слабые стороны, но объединенные в одну большую климатическую головоломку, они могут помочь нам точно реконструировать климат прошлого.
Благодаря исследованиям в этой области мы можем с уверенностью сказать, что скорость и характеристики современных изменений климата значительно отличаются от других естественных изменений климата четвертичного периода. При изучении современных изменений климата прошлое может многое нам рассказать.
Предоставлено The Conversation
