Характеристика климатической системы древней Земли

и Причерноморья.

Так, он отмечал, что река Истр (Дунай) замерзает по три года подряд; что во время замерзания Дуная возможно пешее и конное движение по льду; что в некоторые годы замерзает Черное море. Такие явления имеют место и в современную эпоху.

Имеются упоминания "о рыбе, вкрапленной во льду", о снежных зимних покровах. Вот одно из этих описаний:

"Я живу, брошенный всеми, в песках на краю мира, где земля занесена вечными снегами. Поле здесь не производит ни плодов, ни сладкого винограда, не зеленеют на берегах ивы и на горах дубы. Да и море не похвалишь больше земли! Морская пучина, лишенная солнечного света, вечно волнуется от бурных ветров. Куда ни взгляни, везде простираются лишенные земледельца обширные поля и луга, на владение которыми никто не претендует..." (328, 120).

В этом, как, впрочем, и в других высказываниях Овидия, конечно, звучит явное преувеличение суровости климата здешних мест. Поэтому для реконструкции климата подобного рода исторические описания должны подтверждаться другими объективными критериями.

Тот факт, что на границе нашей эры климат был более суровым и, по-видимому, близким к климату малого ледникового периода, зафиксирован многими источниками. В этой связи представляется оправданной гипотеза о некотором влиянии изменений климата в начале нашей эры на упадок Парфянского царства, занимавшего в период расцвета (I в. н. э) территорию от Двуречья до реки Инд и пришедшего в упадок к концу II - началу III в. н.э.

Или другой пример.

В настоящее время на юго-западе Аравии под песками погребено древнее Сабейское царство, возникшее на рубеже 2-1-го тысячелетия до н.э. и просуществовавшее под разными названиями в течение полутора тысячелетий. "Южноаравийская цивилизация", включавшая такие государства, как Хадрамаут, Катабан, Саба (позднее Майн), отличалась высокой культурой и располагалась на плодородных землях.

Рис.4. Колебание уровня открытого океана за последние 200 тыс. лет

Древние источники сообщают о Южной Аравии того времени как о благословенной плодородной земле, называемой древними римлянами "Арабия феликс" ("Счастливая Аравия").

Чтобы представить культуру цивилизации, укажем, что на ныне высохшем русле реки Адкына, там, где воды редких в восточной части Йеменских гор дождей пробили себе дорогу через горы, в IX в. до н.э. было начато строительство грандиознейшей по тому времени плотины. К VI в. до н.э. были поставлены огромная плотина длиной 600 м, шириной 80 м и высотой 15 м (плотина Мариба), водохранилище, два шлюза, распределительный и водосборный бассейны. Имеются исторические указания и о других не менее искусно построенных тысячелетия назад плотинах на территории обоих нынешних Йеменских государств.

Неоднократные разрушения плотины Мариба происходили в IV, V и VI вв. н.э., т.е. в пору неблагоприятного климата. Последняя катастрофа - страшное наводнение - произошла в 570 г. н.э. Остальное довершили пески, которые продолжают наступать и ныне. В настоящее время на этой территории растут лишь отдельные кустики мятлика и колючек.

По мере приближения к нашей эре наука располагает все большим количеством косвенных данных, характеризующих климат, особенно его аномалии. Так, косвенные источники о климате Египта, Китая и Южной Европы датированы соответственно 3000, 2500 и 500 гг. до н.э. Для Северной Европы они имеются за всю историю современного летосчисления, для Северной Америки - лишь зa последние несколько сот лет.

Согласно имеющимся источникам, температура за первые два тысячелетия из последних пяти в Китае была на 2° выше, чем теперь. В других районах земного шара нередко отмечались заметные похолодания климата. Последние 3 тыс. лет в Китае температура колебалась в пределах 2-3°С. Большой объем имеющихся фактических данных по истории климата голоцена обобщен в монографии Лэмба (419).

Хорошим индикатором климата прошлого являются уровни открытого моря и озер. Радиоуглеродные методы анализа позволяют восстановить амплитуду этих колебаний.

Рис.5. Колебания уровня озера Чад за последние 80 тыс. лет

На рис.4 приведены данные о колебании уровня океана за последние примерно 200 тыс. лет по данным Вина и Чеппела (419). Особенно низок был уровень в период последней ледниковой эпохи. В период потепления произошло его резкое увеличение. Всего примерно за 4 тыс. лет уровень моря при потеплении повысился почти на 40 м.

Имеется довольно обширная информация о состоянии уровня внутренних озер за период голоцена и даже несколько ранее. Характер колебаний уровня озер не всегда согласуется с колебаниями уровня Мирового океана. Так, уровень озер в Экваториальной Африке (между 5° с. ш. и 9° ю. ш) за последние 20-30 тыс. лет показывал значительные колебания. В качестве примера на рис.5 приведены имеющиеся данные о колебании уровня озера Чад. За период примерно от 30 000 г. до н.э. до приблизительно 6000 г. до н.э. уровень озера понизился более чем на 70 м. Затем были подъемы и опускания. Последний максимум уровня был в период климатического оптимума, после которого уровень моря понизился еще более чем на 25 м.

На Рис.6 показано изменение уровня Каспийского моря (419).50 - 60 тыс. лет назад уровень Каспийского моря был почти на 80 м выше современного. Затем уровень резко падал. Примерно в 6000-4000 гг. до н.э. уровень Каспийского моря был на 20-22 м ниже современного.

Более детальный анализ колебаний уровня озера Чад и уровня Каспийского моря указывает, что на фоне общего понижения уровня этих озер за последние 20 тыс. лет наблюдались отдельные флюктуации, которые носили нерегулярный характер.

В период потепления климата почти на 1000 м повысилась верхняя граница линии лесов в Альпах. Колебания климата в период голоцена сопровождались существенными изменениями циркуляционных процессов. Так, в период последней ледниковой эпохи субтропическая область высокого давления и субполярная область низкого давления смещались к югу. Первая была южнее почти на 20-25° по сравнению с периодом климатического оптимума и на 8-10° южнее современного положения.

Рис.6. Колебания уровня Каспийского моря за последние 80 тыс. лет

Рис.7. Палеотемпературы июля (А), января (Б), года (В) и палеоосадки года (Г) (в отклонениях от средней). Разрезы: 1 - Заруцкое, 2 - Ругозеро, 3 - Хийлисуо, 4 - Бездонное, 5 – Готнаволок

Область низкого давления была южнее почти на 40° широты зимой и только на 10-15° летом по сравнению с периодом оптимума и соответственно на 30 и 10° южнее по сравнению с современным положением. Вполне естественно, что полярный фронт располагался значительно южнее прохождения осей циклонов в ледниковую эпоху. Эти результаты согласуются с результатами приведенных выше численных экспериментов.

В период же климатического оптимума оси циклонов проходили значительно севернее.

5-6 тыс. лет назад климат был сравнительно теплым и влажным не только в Европе, но и в Китае. Археологические данные указывают на то, что в периоды резких изменений климата, в особенности повышения его неустойчивости, возрастала повторяемость сильных наводнений. Такие периоды отмечались около 4000-2400 гг. до н.э. на Ближнем Востоке (419).

Большой интерес представляют характеристики климата периода голоцена и в особенности периода климатического оптимума на территории нашей страны. Так, в работе В.А. Климанова и Г.А. Единой (255) приведены реконструкции палеотемператур и осадков на протяжении всего голоцена для северо-западной части Русской равнины.

На рис. 7 приведены восстановленные палеотемпературы июля (А), января (Б), среднегодовые (В) и количество палеоосадков за год (Г) в промежуток времени от 10 тыс. до 300 лет назад для пяти разрезов. Три из них (Готнаволок, Бездонное, Хийлисуо) расположены к западу от Онежского озера, т.е. относятся к южной части Карелии, два (Ругозеро, Заруцкое) - в северной части Карелии. Прерываемость палеоклиматических кривых означает перерывы в осадконакоплении. Как видно из рисунков, в последнее позднеледниковое время (10-12 тыс. лет назад) климат был значительно холоднее теперешнего. Зимой отличие достигало 12-14°, в то время как июльские температуры были ниже примерно на 4°С. а средневековые - на 6-7°С. Среднегодовая сумма осадков была ниже на 200 мм. В это время наблюдалось чередование небольших потеплений и похолоданий.

Анализ рисунков показывает, что восстановленные палеотемпературы неплохо согласуются с колебаниями климата в других районах земного шара. Весьма характерным является то, что в период потеплений больше повышались летние температуры, а в период похолоданий больше понижались зимние температуры. Амплитуда изменений январских температур в период голоцена значительнее, чем остальных температурных показателей.

В большинстве случаев в периоды похолоданий происходило уменьшение количества осадков, а в периоды потеплений - увеличение. (Такая закономерность не характерна для малого ледникового периода, когда в умеренных широтах похолодание климата было связано с увеличением осадков) Наиболее часто и резко климат менялся в начале голоцена и в последние 2 тыс. лет. Последний факт находит подтверждение и в других показателях климата. На основе проведенного анализа можно сделать однозначный вывод о тенденции естественных изменений климата в сторону похолодания.

Детальный анализ палеоклимата территории СНГ в период голоцена выполнен Хотинским и Савиной (381). По более ранним данным Хотинского, интерпретация палеоботанических данных и данных радиоуглеродного анализа позволяет выделить на территории СНГ три наиболее теплые фазы голоцена: бореальную - 8300-8900 лет назад, позднеатлантическую (собственно климатический оптимум) - 4700-6000 лет назад, среднесуббореальную - 3200-4200 лет назад. Автором было также установлено, что бореальная фаза потепления наиболее четко проявилась на Северо-Востоке и Дальнем Востоке СНГ, среднесуббореальная - на севере Русской равнины, а позднеат-лантическая - в большинстве районов Евразии.

Для бореального периода в поле температур выделяются области, разделяемые линией, проходящей от Кольского полуострова на Урал, к широте 60° с. ш. и далее на Байкал. К северу от этой линии в указанный период было теплее (местами более чем на 5°С), чем теперь, к югу - холоднее. В июле на севере Русской равнины, в северной части Западной Сибири, в центральных районах Средней Сибири было на 1-2°С холоднее, на остальных частях территории - несколько теплее.

Осадков в северной части территории было больше, чем сейчас, а на большей части территории СНГ и Дальнего Востока на 100 мм, а местами на 200 мм меньше.

Циркуляционная интерпретация этих данных свидетельствует о том, что зимнее потепление или летнее похолодание, сопровождаемое увеличением осадков, может указывать на усиление циклонической деятельности. Зимнее похолодание или летнее потепление, совпадающее с уменьшением осадков, может указывать на усиление антициклонического режима.

Исходя из этого можно предположить, что в бореальный период на севере европейской части территории СНГ и над Сибирью зимой была усилена циклоническая деятельность и развита северо-западная периферия Азорского антициклона, что обусловливало похолодание в Западной Сибири. Повышение циклонической деятельности, по-видимому, отмечалось и в летний период. В бореальный период в целом была ослаблена континентальность климата сибирского сектора СНГ и ослаблено океаническое влияние на климат европейской части.

Климат атлантического периода (около 5 тыс. лет назад) на всей территории СНГ был теплее, чем сейчас. Наибольшие положительные аномалии (3-4°С) наблюдались на севере Русской равнины и Западной Сибири, а в Средней Сибири аномалии доходили до 1-5°С. Южнее величины положительных аномалий температуры уменьшаются до 1-2°С, а в Прикаспии - до 3°С. В июле выделяются две области с границей по широте 50° с. ш. К северу от этой границы в целом было теплее, а к югу даже несколько, хотя и немного, холоднее, чем теперь.

Годовые суммы осадков в атлантический период были большими в северных, южных и отчасти восточных районах СНГ. В полосе 50 - 60° с. ш. осадков было примерно столько же, сколько и теперь, а иногда меньше (на 50 мм). Объяснить эти черты климата максимума потепления только циркуляционными процессами трудно, хотя можно предположить усиление отрога Азорского антициклона летом и усиление циклонической деятельности зимой. Это дает основание воспользоваться для объяснения максимума потепления другими физическими факторами.

Климат суббореального периода (3500 лет назад) и зимой и летом практически на всей территории СНГ был теплее. Незначительные отрицательные аномалии выявлены на северо-востоке СНГ и в южных районах Средней Сибири.

Годовые суммы осадков в этот период на большей части территории СНГ были на 50-100 мм меньше современных. Эти аномалии, как и в предыдущем периоде, трудно объяснить только циркуляционными процессами. Степень континентальности климата в середине суббореального периода мало отличалась от современной.

Приведенные результаты показывают, что период климатического оптимума для территории СНГ изучен наиболее подробно по сравнению с другими районами земного шара.

Для Европы бореального периода (6000-7000 гг. до н. э) летние периоды были несколько теплее, чем теперь. Это относится и к зимним сезонам, хотя в отдельные годы наблюдались холодные сухие зимы.

Атлантический период (6000-3000 гг. до н. э) последнего послеледниковья отмечается как наиболее теплый. Его считают и наиболее благоприятным периодом послеледникового климатического оптимума в Европе. В это время здесь наблюдались влажные теплые зимы. В конце этого периода повсеместно наступило, как мы отмечали, похолодание климата.

В суббореальный период (от 3000 до 1000 - 500 гг. до н. э) климат Европы отличался значительными флюктуациями, из которых наиболее значительной была флюктуация с периодом порядка 200 лет.

Субатлантический период (1000-500 гг. до н. э) характеризовался понижением температуры примерно на 2° по сравнению с климатическим оптимумом. В это время отмечались влажные, ветреные зимы. Наиболее характерной чертой климата Европы в это время было преобладание холодных летних сезонов.

Эти характеристики климата достаточно удовлетворительно согласуются с данными о климате европейской территории в период голоцена.

К настоящему времени выполнены исследования, позволяющие по косвенным данным восстановить циркуляционные условия для следующих периодов (381): бореального (6500 гг. до н. э), атлантического (4500 гг. до н. э), суббореального (2500 гг. до н. э), субатлантического (500 гг. до н. э).

Карты, построенные для первого периода, указывают, что в это время теплый воздух проникал далеко на северо-восток. Зимой и летом над Европой преобладала антициклоническая погода. В результате летние периоды были теплее, чем теперь, зимы были морозные и малоснежные.

В дальнейшем, по мере приближения к атлантическому периоду, циркуляция должна была быть более зональной. В результате активизировалась циклоническая деятельность. В это время, по-видимому, были благоприятные ледовые условия в Арктике.

В суббореальный период должно было произойти ослабление зональной циркуляции, особенно зимней. В результате зимние периоды должны были бы быть холоднее, а летние все еще теплыми.

В субатлантический период должна была вновь усилиться зональная циркуляция. Благодаря активизации длинных волн над Северной, Центральной и Западной Европой должны были активизироваться затоки холодного воздуха с северо-запада как в зимний, так и в летний сезон. Вследствие этого, а также из-за уменьшения затока теплых воздушных масс в высоких широтах, включая арктические моря, следовало ожидать похолодания климата. В то же время в средних и низких широтах климат должен был быть теплее, чем теперь.

Из приведенного анализа видно, что циркуляционный режим, изменение которого порождается предшествующими изменениями внешних климатообразующих факторов, во все эпохи должен был в значительной мере определять региональные изменения климата, формирование климатических аномалий, его сезонные особенности в различные эпохи.

Мы уже приводили примеры, иллюстрирующие влияние климата в эпоху голоцена на развитие многих цивилизаций, в основном в так называемых аридных зонах. Как отмечает Лэмб (419), упадок и гибель Хараппской цивилизации, существовавшей в долине Инда в период 2500 г. до 1700±100 г. до н.э., произошли сравнительно быстро и были вызваны прежде всего климатическими изменениями и сопутствующими им сильными наводнениями.

В районах зачатка цивилизаций, формировавшихся там, где климатические условия были более или менее благоприятными и куда не доходило дыхание ледников, и поныне находят остатки древних культур. Их возраст в основном датируется началом позднего палеолита, что соответствует возрасту примерно 50-30 тыс. лет, т.е. это был один из неблагоприятных периодов в истории климата. Археологические данные свидетельствуют, что уже в то время древние аборигены европейской территории вели оседлый образ жизни. Одним из зачатков такой цивилизации на территории нашей страны было Закавказье и даже несколько более северные районы на Дону.

Как свидетельствуют научные данные, возникновение земледелия, в том числе и на юге нашей страны, относится к периоду 30-50 тыс. лет назад. Этот период был одним из самых неблагоприятных в истории климата Земли. Заметим, однако, что потребности человечества в то время были весьма скромные.

Можно предположить, что 500 тыс. лет назад количество первобытных людей на Земле не превышало 250-270 тыс. человек (152). К моменту возникновения примитивных форм земледелия (примерно 50 тыс. лет назад) народонаселение планеты могло составлять уже 25-26 млн. человек. К началу же нашей эры на Земле насчитывалось 226 млн. человек. Далее население земного шара увеличивалось значительно быстрее, достигнув численности около 1 млрд жителей примерно к 1820 г. То, что развитие человеческой цивилизации приходится на время последнего межледниковья, не случайно и в значительной мере было предопределено благоприятными климатическими условиями этого периода. Но именно с этого периода человечество стало все чаще сталкиваться с воздействием меняющихся климатических условий.