Климатические катастрофы на заре человечества и их отдаленные последствия

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

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.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Г. А. Аванесов

Институт космических исследований РАН (ИКИ РАН)

Автор, ответственный за переписку.
Email: genrikh-avanesov@yandex.ru
Россия, Москва

Б. С. Жуков

Институт космических исследований РАН (ИКИ РАН)

Email: genrikh-avanesov@yandex.ru
Россия, Москва

М. В. Михайлов

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

Email: genrikh-avanesov@yandex.ru
Россия, Королев

Б. Г. Шерстюков

Всероссийский НИИ гидрометеорологической информации – Мировой центр данных

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

Список литературы

  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

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Графики условного дисбаланса энергии зон полярных суток: (а) – для Арктики; (б) – для Антарктики. ΔEПС – приращение энергии инсоляции за полярные сутки.

Скачать (574KB)
3. Рис. 2. Вариации температуры в Антарктике (черная кривая), оцененные по анализу ледовых кернов на куполе C, и энергобаланс Антарктики (красная кривая).

Скачать (496KB)
4. Рис. 3. Вариации температуры в Арктике, оцененные по анализу ледовых кернов, взятых в Гренландии (черная кривая), и энергобаланса Арктики (красная кривая).

Скачать (545KB)
5. Рис. 4. Наклон оси вращения Земли.

Скачать (151KB)
6. Рис. 5. Эксцентриситет орбиты Земли.

Скачать (159KB)
7. Рис. 6. Климат Земли в последние 66 млн лет.

Скачать (912KB)
8. Рис. 7. Сравнение приращений температур в Антарктике и в Гренландии по данным, полученным по ледяным кернам на станции Восток (Россия) и в европейском проекте GISP2 (Greenland Ice Sheet Project).

Скачать (568KB)
9. Рис. 8. Аномалии температуры в Антарктике, измеренные по ледяным кернам, добытым на станции Восток.

Скачать (334KB)
10. Рис. 9. Скорость изменения температуры (°C за 100 лет) в Центральной Гренландии за последние 50000 лет.

Скачать (816KB)
11. Рис. 10. График среднегодовой температуры в центральной Гренландии за последние 11000 лет, построенный по данным ледового бурения.

Скачать (376KB)
12. Рис. 11. Диаграмма работы идеального теплового аккумулятора.

Скачать (287KB)
13. Рис. 12. Диаграмма работы реального теплового аккумулятора.

Скачать (344KB)
14. Рис. 13. График отклонения среднегодового уровня температуры Гренландии от среднего за период 1960–1990 гг.

Скачать (626KB)
15. Рис. 14. Изменения глобальной среднегодовой температуры воздуха над сушей и океаном по отношению к средней за период 1951–1980 гг. NASA Goddard Institute for Space Studies.

Скачать (234KB)
16. Рис. 15. Таяние льдов в северных морях в сентябре (Yukon University, Canada): (а) – уменьшение объема; (б) – уменьшение площади.

Скачать (194KB)
17. Рис. 16. График изменения площади льда в Северном Ледовитом океане в сентябре (млн км2) и его аппроксимация полиномом 6-й степени.

Скачать (364KB)
18. Рис. 17. Схема движения земной оси для внеземного наблюдателя, P – прецессия, N – нутация.

Скачать (249KB)
19. Рис. 18. Площадь морского льда в северном полушарии по данным архива Had ISST1 (Hadley Centre sea ice and sea surface temperature) за период с 1870 по 2016 гг.: 1 – март; 2 – июнь; 3 – сентябрь; 4 – декабрь.

Скачать (302KB)
20. Рис. 19. Течения Северного Ледовитого океана.

Скачать (600KB)
21. Рис. 20. График, характеризующий площадь морского льда в Северном полушарии (наверху), совмещен по шкале времени с графиками, описывающими аномалии глобальной температуры ∆Т и количества антропогенных выбросов углекислого газа (СО2) в атмосферу (внизу).

Скачать (585KB)
22. Рис. 21. Окна поглощения отраженного солнечного и собственного теплового излучения Земли атмосферными парниковыми газами.

Скачать (249KB)
23. Рис. 22. Спектральная прозрачность атмосферы для базовой модели (красная кривая) и спектр излучения черного тела с температурой 300 К в относительных единицах (синяя кривая).

Скачать (259KB)
24. Рис. 23. Интегральная прозрачность атмосферы для собственного излучения Земли в зависимости от содержания в ней CO2 (а) и H2O (б).

Скачать (224KB)

© Российская академия наук, 2025