Предыдущая страница реферата | 1  2  3 | Следующая страница реферата

РЕКОНСТРУКЦИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПО СОДЕРЖАНИЮ СТАБИЛЬНЫХ ИЗОТОПОВ В ЛЕДЯНЫХ КЕРНАХ

В центральных зонах крупных ледниковых щитов температура воздуха в течение всего года сохраняется отрицательной, причем намного ниже нулевой отметки шкалы Цельсия (среднегодовые температуры ниже -25°С). Этим обусловлен тот факт, что таяние в этих областях отсутствует, и происходит лишь накопление выпадающего снега или намерзающих осадков с последующим их оседанием и рекристаллизацией, приводящей к превращению снега в фирн (переходную породу между снегом и собственно ледниковым льдом, состоящую из связанных между собой ледяных зерен), а затем, на глубине 50-150 м от поверхности - в лед. Пробурив ледниковый щит, можно проследить в колонке льда хорошо сохранившиеся годовые слои, уверенно отделяемые друг от друга по летним и зимним отложениям, которые различаются по структуре, плотности и запыленности. Такое отделение не представляет особого труда для последних нескольких тысяч лет, однако с глубиной проводить его все сложнее, так как из-за давления вышележащих слоев различия сглаживаются. В этом случае для датирования более древнего льда используют численное моделирование его растекания, исходными данными при котором служат скорость накопления снега, температура и вязкость льда, скорость его движения и рельеф ложа [4, 12, 13, 18, детали также в сборнике 42].

В первую очередь в извлеченном из скважины ледяном керне определяется содержание стабильных изотопов 18O и 2O по отношению к наиболее распространенным изотопам O и 16O. Отношения 2O/O и 18O/16O выражаются величинами d в тысячных долях (‰) в сравнении со "стандартом средней океанической воды" (SMOW). Эти величины характеризуют климатические условия выпадения осадков, сформировавших исследуемый слой ледникового льда. Чем более низкая температура образования осадков, тем меньше значения этих показателей, и наоборот. Увеличение высоты выпадения осадков и расстояние от источника влаги до места их выпадения содействует уменьшению значений d 2O (или D) и d 18O [4, 18]. В Восточной Антарктиде понижение относительного содержания изотопа d 18O на 1 ‰ соответствует похолоданию на 1.5°С, а уменьшение D на 6 ‰ - понижению температуры на 1°С. Используя эти соотношения, изотопную кривую легко преобразовать в температурную [12]. Метод был предложен В.Дансгором (W.Dansgaard) [28, 29, 30] и С.Эпстейном (S.Epstein) [33] после того, как Дансгор в 1953 г. установил высотный эффект 18O в атмосферных осадках, а Эпстейн в 1956 г. подтвердил это прямыми изотопными исследованиями. Позднее [30] Дансгор предложил эмпирическое уравнение, описывающее связь между среднегодовыми температурами у поверхности (t) и d 18O:

d 18O = 0.7 t – 13.6 ‰

Сравнение изотопных кривых d 2O и d 18O для кернов из разных скважин показало хорошую корреляцию между этими показателями; они коррелируют и с температурами поверхностных вод океана, реконструированными по составу фауны в донных отложениях [26, 43, 44], и с температурами в Европе по данным спорово-пыльцевых анализов [26, 48] и геоморфологических исследований реликтов перигляциальных явлений [26, 38]. Также была обнаружена связь между изотопной кривой из гренландской скважины Crete и температурами в Англии и Исландии, которые реконструированы для последних 300-500 лет по надежным записям прямых наблюдений за природными процессами [26]. Все это дает основания рассматривать гренландские ледниковые керны в качестве чувствительного естественного регистратора температурных флуктуаций в Северном Полушарии, - и в Европе в частности. В нашем дальнейшем исследовании мы будем в основном опираться на данные по двум наиболее известным скважинам из пробуренных в Гренландии за последние четверть века - GRIP [31, 32, 34, 35, 36] и GISP2 [27, 35, 39, 45, 46, 47].

ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ФЛУКТУАЦИИ ПОСЛЕДНИХ 5000 ЛЕТ

На рис.1 представлен график изменения d 18O в слоях ледникового льда со скважины GISP2 в центральной Гренландии. По оси абсцисс отложены календарные годы, по оси ординат - относительное содержание изотопа кислорода в ‰.

Рис.1. Распределение изотопа кислорода d 18O в верхней части керна из скважины GISP2 (последние 5000 лет); по данным [35, 39, 45, 46, 47] . Жирная линия - значения, сглаженные по 50-летиям.

Из анализа этой изотопной кривой мы можем сделать определенные выводы о климатической ситуации в различные периоды "исторического" времени. Так, 5 тыс. лет назад температуры были на уровне современных, а затем наступило некоторое похолодание, осложненное рядом положительных осцилляций. Начиная с 2500 лет до н.э. и вплоть до пятого века новой эры эпоха была крайне теплой, с рядом незначительных похолоданий в районе 2000 г. до н.э., 1500 г. до н.э. и так далее, причем, в это время температура практически не опускалась ниже современной, а в целом было даже теплее, нежели сейчас. Наиболее холодным и резким явился, по всей видимости, локальный минимум II в. н.э., вслед за которым, после примерно трехсотлетнего теплого участка, началось существенное падение температуры, достигшее экстремальных значений в Малый Ледниковый Период, в XVI-XVII вв. Однако, на кривой в эту холодную эпоху отмечается положительная аномалия IX-XII вв., когда температуры снова оказались на уровне современных. В последнем, XX столетии, наблюдается стабильное потепление.Сходные выводы можно сделать, рассмотрев изотопную кривую по скважине GRIP [31, 32, 34, 35, 36]. Из графиков совершенно однозначно следует, что эпоха XXV в. до н.э. - IV-V вв. н.э. была весьма теплой, но затем ее сменило глобальное похолодание, продолжавшееся вплоть до начала прошлого века. Таким образом, картина температурных флуктуаций достаточно ясна. Изменения же влажности, как подчеркивалось выше, носят метахронный характер в разных областях, и поэтому их мы будем рассматривать ниже исключительно в локальном контексте.

КЛИМАТ В АНТИЧНЫХ И СРЕДНЕВЕКОВЫХ НАРРАТИВАХ

Весьма любопытные данные об отражении климатических условий в древних письменных источниках приводит академик В.М.Котляков [12]. Около 2.5-2 тыс. лет назад климат в Европе был якобы очень холодным. Об этом сохранилось свидетельство Вергилия, сообщавшего, что в зимнее время сугробы из снега и льда на Черноморском побережье современной Украины достигали семь локтей высоты, а также Овидия, который отбывал ссылку на территории нынешней Румынии и жаловался на крайнюю жестокость зим - в ту эпоху якобы полностью покрывались льдом низовья Дуная. На побережье Северной Атлантики около 2 тыс. лет назад также отмечались целые "века страшных зим".

Другой античный автор, Страбон, в своем монументальном труде "География" [22] приводит такие сведения о юге Европы (II, I, 16):

"Но где же на Борисфене или на океанском побережье Кельтии ты найдешь подобное благосостояние, где даже виноград не растет и не приносит плоды? В более южных областях этих стран как на Средиземном море, так и у Боспора, виноградная лоза приносит плоды, но грозди там маленькие, а на зиму ее закапывают в землю. Ледяной покров же там, в устье Меотийского озера, столь крепок, что в какой-то местности зимой полководец Митридата одержал в конном строю победу над варварами, сражаясь на льду, впоследствии там же, летом, когда лед растаял, он разбил их в морском сражении. И Эратосфен приводит следующую эпиграмму из храма Асклепия в Пантикапее, начертанную на бронзовой гидрии, лопнувшей от мороза:

Если же кто не поверит, что в нашей стране приключилось,

Пусть он узнает тогда, гидрию эту узрев:

Богу не в дар дорогой, а в знак лишь сурового хлада

Нашей страны иерей Стратий, ее посвятил" .

А вот как описывал климат современной ему Скифии (Крыма, Кавказа и близлежащих территорий) "отец истории" Геродот [5]: "Все осмотренные нами страны отличаются столь суровым климатом, что в течение восьми месяцев здесь стоит нестерпимый холод. Замерзает и море, и весь Киммерийский Боспор, так что живущие по сю сторону пролива скифы толпами переходят по льду, переезжают по нем в повозках (санях) на другой берег к синдам". Известно, что якобы за 500 лет до н.э. льды Боспорские были столь крепки, что Херсонесские Скифы сражались на них и прошли по оным с телегами, намереваясь идти в Индию [19].

Еще одно интересное свидетельство, - Иосиф Флавий [24] описывает долину Мертвого моря и Иудею в таких красках: "Зимою температура до того умеренна, что туземные жители носят полотняное одеяние, в то время как в других частях Иудеи падает снег". После всего этого, возникает вопрос: могли ли такие холода иметь место в эпоху "классической античности"?

Еще раз обратимся к графику на рис.1. Весь период 2 тыс. лет до н.э. - 1 в. н.э. характеризуется экстремально теплыми климатическими условиями даже по сравнению с нынешними. Однако, вышеприведенные описания из "античных" источников вступают с совершенно четкими естественнонаучными данными в непримиримое противоречие - в первых повествуется об ужасных холодах, при которых замерзало Черное море и Дунай, снег в Палестине был обычным явлением, виноградную лозу приходилось закапывать на зиму в землю, потому как стояла лютая стужа, а от мороза лопались даже бронзовые амфоры в Керчи, - вторые же свидетельствуют как раз об обратном, а именно о теплой эпохе.

Как объяснить сложившуюся ситуацию?

Есть три варианта: либо неверны данные изотопного анализа гренландского ледяного керна (во что верится с трудом, учитывая то, что они многократно проверялись и перепроверялись [42]), либо неверна традиционная датировка античного периода, - либо, если она вдруг верна, выходит, что античные авторы беспощадно лгут, и мы зря на них положились в вопросе о достоверных палеоклиматических сведениях. Кажется уместным продолжить сопоставление древних нарративов с палеоклиматическими реалиями исторического периода - возможно, это не только даст ключи к правильному пониманию причин рассогласования между ними, но и поможет выявлению истинной хронологической картины развития земных цивилизаций.

Вернемся к Страбону. При описании Северо-Западной Африки (XVII, III) античный географ передает такую информацию о ее природе [22]: "Тот факт, что Маврусия, кроме незначительной пустынной части, является плодородной страной, имеющей реки и озера, признается всеми. В ней встречаются в большом изобилии большие деревья разных пород, приносящие много плодов... Для змей, слонов, косуль, антилоп и подобных животных, равно как для львов и леопардов, эта страна во всех отношениях является кормилицей..." О более восточной части Ливии (между страной мавров и Карфагеном): "У некоторых из тамошних племен земля приносит урожай дважды, и они собирают две жатвы - летом и весной; стебель достигает пяти локтей в высоту, толщиной же с мизинец..." И чуть далее об области вокруг современного залива Габес (др. назв. Малый Сирт): "В глубине залива находится очень большой порт, с рекой, впадающей в залив... После Сирта следует озеро Зухий, 400 стадий в окружности, с узким входом... затем другое озеро, гораздо меньшее... Между гетулами и нашим побережьем лежит не только много равнин, но и множество гор, больших озер и рек..."

Что из себя представляет Северо-Запад Африки в наше время? В основном, это бесплодная каменистая или песчаная пустыня, с солончаками вместо озер и сухими руслами уэдов вместо рек. Узкой полосой вдоль средиземноморского побережья протянулись более или менее плодородные и пригодные для жизни земли. Однако известно, что такая картина наблюдалась не всегда. Методами естественных наук установлено, что в эпохи похолодания наступают периоды повышенного увлажнения в Северной Сахаре, и, соответственно, пониженного увлажнения в Южной, - вся пустыня как бы смещается к югу [16, 37]. У Страбона явно описана влажная эпоха - так называемые плювиальные условия Северной Сахары. Но в тех местах, где, согласно Страбону, раньше были озера и реки (взять хотя бы побережье залива Габес) - теперь огромные солончаки, например, Шотт-Джерид, - и песчаные эрги.

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: скачать реферат бесплатно на тему, решебник по математике класс виленкин.





Предыдущая страница реферата | 1  2  3 | Следующая страница реферата