Климатические катастрофы на заре человечества и их отдаленные последствия

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

С помощью астрономической модели инсоляции зон полярного дня и полярной ночи Земли оценено влияние космических факторов на ледовую обстановку в них. Показано, что повышение температуры в Северном полушарии началось около 20 тыс. лет назад из-за происходивших в то время вулканических событий, а также в связи с наличием профицита солнечной энергии в этой области планеты, обусловленного параметрами орбиты Земли: наклонением оси вращения, эксцентриситетом и углом прецессии. Профицит тепловой энергии в Северном полушарии сохраняется с тех пор до нашего времени и продолжится еще на протяжении не менее трех тысяч лет, после чего начнется следующий период оледенения. Аналогичные данные приведены для Южного полушария.

Показано, что таяние северных ледников растянулось на многие тысячелетия благодаря высокой теплоте плавления льда и ярко выраженному фазовому переходу. Во время плавления тепловая энергия расходуется на разрушение кристаллической решетки льда, и температура расплава не растет. При замерзании происходит обратный процесс: энергия, выделяющаяся при кристаллизации льда, препятствует уменьшению температуры. Этот процесс также идет при неизменной температуре. Теплостабилизирующие свойства льда проявили себя в виде “температурных полок” на графиках зависимости среднегодовой температуры от времени, построенных по результатам анализа ледяных кернов, добытых в Южном полушарии на станции Восток и в Северном полушарии в центральной Гренландии. В настоящее время запасы льда в Северном полушарии подходят к концу. Соответственно, уменьшается способность ледников стабилизировать температуру. В результате в мире растет частота и мощность природных катастроф. Актуальной становится проблема сохранения существующего климата. Времени для подготовки и проведения мер противодействия изменениям климата остается все меньше и меньше. Декарбонизация не может противостоять идущему процессу разрушения уникального механизма природной стабилизации климата. Необходимо искать другие пути решения проблемы сохранения современного климата. Среди них, с одной стороны, могут рассматриваться различные способы увеличения альбедо, а с другой стороны – способы снижения пропускной способности атмосферы путем распыления в верхних слоях атмосферы над определенными районами специальных химических веществ с малыми сроками полного разложения.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Г. А. Аванесов

Институт космических исследований РАН (ИКИ РАН)

Author for correspondence.
Email: genrikh-avanesov@yandex.ru
Russian Federation, Москва

Б. С. Жуков

Институт космических исследований РАН (ИКИ РАН)

Email: genrikh-avanesov@yandex.ru
Russian Federation, Москва

М. В. Михайлов

Ракетно-космическая корпорация “Энергия” им. С.П. Королева

Email: genrikh-avanesov@yandex.ru
Russian Federation, Королев

Б. Г. Шерстюков

Всероссийский НИИ гидрометеорологической информации – Мировой центр данных

Email: genrikh-avanesov@yandex.ru
Russian Federation, г. Обнинск Калужской обл.

References

  1. Аванесов Г.А., Жуков Б.С., Михайлов М.В., Шерстюков Б.Г. Космические регуляторы климата Земли // Астрон. вестн. 2023. Т. 57. № 6. С. 521–531. (Avanesov G.A., Zhukov B.S., Mikhailov M.V., Sharstyukov B.G. Cosmic Regulators of the Earth’s Climate // Sol. Syst. Res. 2023. V. 57. № 6. P. 533–543). https://doi.org/10.31857/S0320930X23060014
  2. Аванесов Г.А., Михайлов М.В. Человек и климат // Современ. проблемы дистанц. зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19. № 3. С. 9–20. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2022-19-3-9-20
  3. Израэль Ю.А., Рябошапко А.Г., Петров Н.Н. Сравнительный анализ геоинженерных способов стабилизации климата // Метеорология и гидрология. 2009. № 6. С. 5–24.
  4. Миланкович М. Математическая климатология и астрономическая теория колебания климата. М.: ГОНТИ, 1939. 208 с.
  5. Михайлов М.В., Константанов И.А. Новое представление вектора состояния и уравнений движения космических аппаратов. Экономичные по времени и памяти высокоточные алгоритмы интегрирования уравнений движения // XXII Научно-технич. конф. РКК “Энергия”, ноябрь 2021. С. 39–57.
  6. Мозговой А.Г., Шпильрайн Э.Э., Дибиров М.А., Бочков М.М., Левина Л.Н., Кенисарин М.М. Теплофизические свойства теплоаккумулирующих материалов. Кристаллогидраты. М.: ИВТАН, 1990. № 2 (82). 105 с.
  7. Формозов Б.Н. Введение в криогенную микроэлектронику. СПб: Наука, 2001. 326 с.
  8. Чумаков Н.М. Оледенения Земли. История, стратиграфическое значение, роль в биосфере. М.: ГЕОС, 2015. 160 с.
  9. Шерстюков Б.Г. Глобальное потепление и его возможные причины // Гидрометеорология и экология. 2023. № 70. С. 7–37.
  10. Шерстюков Б.Г., Шерстюков А.Б. Площадь морского льда в Северном Ледовитом океане: изменения, прогноз // Тр. ВНИИГМИ-МЦД. 2022. Вып. 189. С. 137–151.
  11. Berk A., Anderson G.P., Acharya P.K., Hoke M.L., Chetwynd J.H., Bernstein L.S., Shettle E.P., Matthew M.W., Adler-Golden S.M. MODTRAN4 Version 3 Revision 1 USER’S MANUAL. 2003. 91 p.
  12. Boden T., Andres B. Global CO2 emissions from fossil-fuel burning, cement manufacture, and gas flaring: 1751–2014. [Электронный ресурс. Режим доступа: https://cdiac.ess-dive.lbl.gov/ftp/ndp030/global.1751_2014.ems Дата обращения: 31.01.2024].
  13. GISS Surface Temperature Analysis (GISTEMP v4) [Электронный ресурс. https://data.giss.nasa.gov/gistemp/tabledata_v4/GLB.Ts+dSST.txt Дата обращения: 31.01.2024].
  14. IPCC, 2023: Climate Change 2023: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / Eds: Core Writing Team, Lee H., Romero J. Geneva, Switzerland: IPCC, 2023. 184 p. https://doi.org/10.59327/IPCC/AR6-9789291691647
  15. Hansen J., Ruedy R., Sato M., Lo K. Global surface temperature change // Rev. Geophys. 2010. V. 48. Id. RG4004. P. 1–29. https://doi.org/10.1029/2010RG000345
  16. Lenssen N., Schmidt G., Hansen J., Menne M., Persin A., Ruedy R., Zyss D. Improvements in the GISTEMP uncertainty model // J. Geophys. Res.: Atmosphere. 2019. V. 124. № 12. P. 6307–6326. https://doi.org/10. 1029/2018JD029522

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Graphs of the conditional energy imbalance of the polar day zones: (a) – for the Arctic; (b) – for the Antarctic. ΔEPS – increment of insolation energy during the polar day.

Download (574KB)
3. Fig. 2. Temperature variations in Antarctica (black curve) estimated from ice core analysis at Dome C and the energy balance of Antarctica (red curve).

Download (496KB)
4. Fig. 3. Arctic temperature variations estimated from ice cores taken in Greenland (black curve) and the Arctic energy balance (red curve).

Download (545KB)
5. Fig. 4. The tilt of the Earth's axis of rotation.

Download (151KB)
6. Fig. 5. Eccentricity of the Earth's orbit.

Download (159KB)
7. Fig. 6. Earth's climate over the last 66 million years.

Download (912KB)
8. Fig. 7. Comparison of temperature increments in Antarctica and Greenland based on data obtained from ice cores at Vostok station (Russia) and in the European GISP2 (Greenland Ice Sheet Project).

Download (568KB)
9. Fig. 8. Temperature anomalies in Antarctica measured from ice cores obtained at Vostok station.

Download (334KB)
10. Fig. 9. Rate of temperature change (°C per 100 years) in Central Greenland over the last 50,000 years.

Download (816KB)
11. Fig. 10. Graph of average annual temperature in central Greenland over the past 11,000 years, constructed from ice drilling data.

Download (376KB)
12. Fig. 11. Diagram of the operation of an ideal heat accumulator.

Download (287KB)
13. Fig. 12. Diagram of the operation of a real heat accumulator.

Download (344KB)
14. Fig. 13. Graph of deviation of the average annual temperature level of Greenland from the average for the period 1960–1990.

Download (626KB)
15. Fig. 14. Changes in global average annual air temperature over land and ocean relative to the average for the period 1951–1980. NASA Goddard Institute for Space Studies.

Download (234KB)
16. Fig. 15. Melting of ice in the northern seas in September (Yukon University, Canada): (a) – decrease in volume; (b) – decrease in area.

Download (194KB)
17. Fig. 16. Graph of changes in the area of ​​ice in the Arctic Ocean in September (million km2) and its approximation by a 6th degree polynomial.

Download (364KB)
18. Fig. 17. Diagram of the movement of the earth's axis for an extraterrestrial observer, P – precession, N – nutation.

Download (249KB)
19. Fig. 18. Sea ice extent in the Northern Hemisphere according to the Hadley Centre sea ice and sea surface temperature (ISST1) archive for the period from 1870 to 2016: 1 – March; 2 – June; 3 – September; 4 – December.

Download (302KB)
20. Fig. 19. Currents of the Arctic Ocean.

Download (600KB)
21. Fig. 20. The graph characterizing the area of ​​sea ice in the Northern Hemisphere (top) is combined on a time scale with graphs describing anomalies in global temperature ∆T and the amount of anthropogenic emissions of carbon dioxide (CO2) into the atmosphere (bottom).

Download (585KB)
22. Fig. 21. Windows of absorption of reflected solar and Earth's own thermal radiation by atmospheric greenhouse gases.

Download (249KB)
23. Fig. 22. Spectral transparency of the atmosphere for the basic model (red curve) and the radiation spectrum of a black body with a temperature of 300 K in relative units (blue curve).

Download (259KB)
24. Fig. 23. Integral transparency of the atmosphere for the Earth’s own radiation depending on the content of CO2 (a) and H2O (b).

Download (224KB)

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences