Путешествие во времени(Сборник эссе)

Будыко Михаил Иванович

При этом и в структуре географических зон, и в экологических системах развивались постепенные изменения, способствующие эволюции организмов, входящих в эти системы. Однако массового вымирания организмов в таких случаях не возникало.

Легко представить себе, что случилось бы с животными и растениями, если бы аналогичные изменения климата произошли не за тысячи лет, а за один-два года. Не подлежит сомнению, что в таком случае имела бы место грандиозная экологическая катастрофа, связанная с вымиранием множества видов животных и растений.

В первом очерке этого сборника говорится, что такая катастрофа может возникнуть

при значительном увеличении массы твердых и жидких частиц (аэрозоля) на высотах в 10–20 км, т. е. в нижней стратосфере. Частицы размером в 0,1–1,0 мкм, попавшие в стратосферу, задерживаются там в течение десятков месяцев. Аэрозольные частицы указанного размера ослабляют приток солнечной радиации, поступающей в нижние слои воздуха, что приводит к изменению климата в сторону похолодания.

Сравнительно часто масса аэрозоля в стратосфере возрастает после взрывных вулканических извержений, когда взрыв выбрасывает в высокие слои воздуха твердые частицы и содержащие серу газы, из которых формируются маленькие капли концентрированной серной кислоты.

Первым, кто обратил внимание на возможное влияние на климат газов и пыли от извержений вулканов, был Б. Франклин. Он высказал мнение, что именно крупное извержение вулкана в 1783 г. вызвало «сухой туман», т. е. мглу, сопровождавшуюся холодным летом и низкими урожаями в Европе и Северной Америке. В дальнейшем другие авторы установили, что после вулканического извержения взрывного характера происходит резкое уменьшение солнечной радиация, достигающей земной поверхности. В таких случаях среднее для больших территорий значение прямой радиации в течение нескольких месяцев или лет может уменьшиться на 10–20 %.

За время существования мировой сети метеорологических станций (которое, как можно условно считать, начинается с 1880 г.) было несколько крупных извержений взрывного типа, из которых одно произошло совсем недавно (в 1982 г. вулкан Эль-Чичон в Мексике). Наиболее сильным из взрывных извержений, происшедших в это время, было извержение вулкана Кракатау (1883 г. в Индонезии). После этого извержения в атмосферу было выброшено примерно 20 км³ пемзы и пепла, причем в результате взрыва возникли морские волны, пересекшие весь Тихий океан и проникшие в Атлантический. Во всем мире после извержения наблюдались необычайно яркие закаты, которые объяснялись влиянием на рассеянную солнечную радиацию резкого увеличения массы стратосферного аэрозоля.

Точно определить понижение температуры нижнего слоя атмосферы после извержения Кракатау трудно, поскольку в начале 80-х годов прошлого века мировая сеть метеорологических наблюдений была еще очень редка и несовершенна. Можно предполагать, что понижение средней температуры в северном полушарии составляло примерно 0,5 °C.

Гораздо большие по сравнению с Кракатау взрывные извержения происходили в более раннее время. Самым значительным за последние два столетия было извержение вулкана Тамбора (1815 г., Индонезия), в результате которого в атмосферу поступили 150–180 км³ пемзы и пепла.

Из ограниченных данных метеорологических наблюдений, имевшихся для этого времени, нельзя сколько-нибудь точно оцепить среднее понижение температуры воздуха после извержения вулкана Тамбора. Ясно, однако, что это понижение было довольно неравномерным и в ряде областей достигало нескольких градусов. В частности, летом 1816 г. в Европе и Северной Америке была столь низкая температура, что этот год получил название «года без лета» (причина такого явления в то время была неизвестна). Извержение вулкана Тамбора заслуживает внимания как ближайшее к нам по времени извержение, вызвавшее изменение климата, которое при его сравнительной непродолжительности нанесло заметный ущерб живой природе. В частности, из-за резкого снижения урожаев в ряде районов, очень далеких от вулканов, погибли от голода многие тысячи людей.

Для всего исторического периода (т. е. нескольких последних тысячелетий) данные о сильных извержениях взрывного типа можно получить путем химического анализа слоев льда крупных ледников, сформированных за длительные интервалы времени. В этих слоях сохраняются соединения серы, осажденные на поверхности льда из атмосферы после взрывных вулканических извержений.

Использование таких данных позволило установить, что сильное извержение взрывного типа произошло в 536 г. Записи историков позднеантичного времени подтвердили образование в этом году в атмосфере малопрозрачной пелены, которая сохранялась более года. Яркость Солнца при наличии этой пелены снизилась до яркости Луны. Исследование имеющихся данных привело к выводу, что оно произошло в тропических широтах и что образовавшееся в результате извержения аэрозольное облако было примерно вдвое более плотным по сравнению с аэрозольным слоем, возникшим после извержения вулкана Тамбора.

К сожалению, имеются только очень ограниченные сведения об экологических последствиях этого извержения. В частности, известно, что в 536 г. не вызрели фрукты в странах Средиземноморского бассейна и Месопотамии.

Вероятно, что еще более значительным было колебание климата после извержения вулкана на о-ве Санторин в восточной части Средиземного моря, которое произошло приблизительно в 1500 г. до н. э. Хотя экологические последствия данного извержения известны только приблизительно, имеется предположение, что они были очень значительными и привели, в частности, к гибели процветавшей до указанного времени высокоразвитой крито-минойской цивилизации.

Не подлежит сомнению, что для гораздо более продолжительных интервалов времени, сравнимых с длительностью геологических эпох и периодов, в некоторых случаях воздействие извержений вулканов на климат и биосферу было намного сильнее по сравнению с воздействием извержений, происходивших на протяжении последних нескольких тысяч лет.

Давно известно, что возможные отклонения показателей интенсивности многих природных процессов от нормы возрастают при увеличении рассматриваемого интервала времени. Так, например, катастрофические землетрясения, маловероятные для короткого интервала времени, вполне вероятны в течение достаточно продолжительного периода.

С общей точки зрения представляется естественным предполагать проявление за длительную геологическую историю Земли таких грандиозных аномалий в характеристиках природных процессов, которые не наблюдались за сравнительно короткое время существования человечества и тем более за совсем непродолжительное время изучения человеком окружающей его природы.

На основе этого представления была сформулирована концепция о возникновении в прошлом аэрозольных климатических катастроф. Эта концепция основана на следующих соображениях.