Стабилизация климата и сохранение цивилизации

Климат последних столетий

В течение ХХ века климатологи четыре раза пугали публику индустриальным потеплением (рис. 1: стрелки 1–4 у кривой температур). В связи с рекламой последнего «техногенного потепления» и деятельностью сторонников Киотского протокола уже 30 лет постоянно говорится о том, что опасные явления в эти дни, в это лето, или в последний год вызваны постоянным глобальным потеплением, которое связано с выделением газов при сжигании угля, нефти и газа. Читателю достаточно взглянуть на межгодовые изменения температур (Рис. 1), чтобы понять, что ни средние годовые, ни, тем более, суточные температуры никак не связаны с длительной тенденцией к потеплению или похолоданию. Реальная опасность будет угрожать человечеству, если не удастся стабилизировать климат нашего теплого межледниковья.

Говорить о реальных тенденциях к похолоданию или потеплению можно только при анализе хотя бы трех точек средних семилетних температур, то есть необходим хотя бы десятилетний ряд наблюдений, а не «это лето». Кроме интервала осреднения надо указывать интервал предсказания, так как в зависимости от заблаговременности прогноза может меняться тенденция. Например, в 1900 г. мы могли бы сделать два правильных прогноза: предсказать похолодание осредненных температур к 1910 году, или, наоборот, потепление к 1930 г. (Рис. 1). Поэтому ко всем сообщениям, которые не содержат указанной информации, надо относится как к сомнительной рекламе потепления. Ниже будет показано, что стабилизировать климат необходимо в ближайшие столетия.

Рис. 1. Температуры воздуха северного полушария (СП) в отклонениях от средней температуры за 1951–1975 гг., индексы годового прироста деревьев и модельные температуры.

Прошлые и будущие тысячелетия климата

Ближайшие фазы похолодания, связанные с климатическими ритмами в 230 лет, 500 и 1000 лет, начнут воздействовать на Землю почти одновременно в 2035 г. (Рис. 2). В результате температуры воздуха северного полушария к 2330 году снова достигнут температур средневековья, которые были меньше современных на 1°C. Что обозначает такое понижение температур? В экваториальном поясе температура воздуха практически не изменяются. Годовые температуры Тазовской лесотундры понижаются на 2°C (Рис. 2). Зато осенние и зимние температуры на берегах и островах Северного Ледовитого океана могут понизиться почти на 10°C. То есть северные регионы становятся мало пригодными для проживания даже в сверхвековых циклах. То есть, методы стабилизации климата надо разработать и опробовать до 2300 г.

Время последнего потепления (1920–2120 гг) связано с совпадением тёплых фаз (рис. 2) природных периодов в 515 и 1029 лет. Аналогичные периоды были обнаружены в 9600-летнем ряду солнечной активности. Эти колебания повторялись много раз в истории солнечной активности с 8000 года д.н.э. Поэтому модель может быть продолжена в прошлое и будущее по крайней мере на 1000 лет (Рис. 2) и использоваться при создании методов стабилизации климата.

Рис. 2. Модельные температуры северного полушария (жирная линия) и коридор неопределённости модели, а также региональные годовые температуры Тазовской лесотундры (правая шкала). Аномалии температур показаны в отклонениях от средних температур за период 1951–1975 гг.

Наш короткий 200-летний климатический оптимум (рис. 2) закончится в 2120 г.: t_2.ТСП =-0,4 °C. Затем к 2330 г аномальные температуры понизятся до -1,2°C. Модель показывает сглаженную многолетнюю температуру, что видно из коридора погрешностей (Рис. 1, 2). Реальная среднегодовая полушарная температура может отличаться от прогнозируемой примерно на ±0,6°C. Для лучшего понимания необходимости стабилизации климата рассмотрим более детально колебания температур в последний межледниковый период (рис. 3).

Он начался 7500 лет до нашей эры при температуре -1,0°С и длится уже 9500 лет. При средней длительности теплого периода около 10000 лет он должен завершится примерно в 2500 г. Но модель прогнозирует критические температуры <-1,0°С на 2330 г. (рис. 2). Если использовать для температурных прогнозов линейку (зеленая линия рис. 3), как это принято в современной климатологии, то температура в -1,0°С будет достигнута не ранее, чем через 3000 лет. Но из рис. 2 ясно, что критические температуры будут достигнуты через 300 лет. После чего начнут действовать мощные саморазвивающиеся процессы похолодания. Чем больше площадь снежного покрова и чем дольше он существует, тем больше тепла отражается в космическое пространство и тем больше становится снежный покров. Этот процесс саморазвития снежно-ледовых покровов уже нельзя будет остановить силами цивилизации. Если до этого времени человечество не сможет провести мероприятия по стабилизации климата, то цивилизация в ее современном виде перестанет существовать.

Рис. 3. Аномальные температуры Северного полушария в голоцене в отклонениях от средней температуры за период 1951–1980 гг. Рисунок с adventusvideo.com/forum/f76/t284-index27.html

Реконструкция и прогноз эпох оледенений и межледниковий

Рассмотрим ритмы экологических характеристик за последние 3 млн лет и их прогнозы. Солнечной система (СС) при её движении вокруг центра Галактики 3 млн лет назад вошла в галактический струйный поток (рукав Ориона-Лебедя) и вышла из него 0,7 млн лет назад. Этот струйный поток мы наблюдаем в летнее время и называем его Млечным путем. Стабильные климатические колебания до 2 млн лет объясняются моментными и приливными взаимодействиями движущихся небесных тел СС, которые влияют на солнечную активность (СА) и на геофизические процессы. Похолодания во внутривековых и сверхвековых циклах (рис. 1, 2), конечно, создавали и будут создавать трудности для жизни, особенно, если не знать об их приближении. Но будущий ледниковый период длительностью около 90 тысяч лет (рис. 4), который наступит после завершения голоцена (рис. 3, 4) примерно в 2300 г., ставит перед цивилизацией проблемы выживания и стабилизации климата.

Экологические показатели за 3 млн лет (Рис. 4) получены из многочисленных данных по последнему ледниковому периоду. Они необходимы для подбора подходящего отрезка реконструкции, к которому надо стремится при искусственной стабилизации климата. После этого станет понятно, какие условия надо воссоздать на Земле для обеспечения подходящего климата. Вариации температур суши и океанов, объёмов ледников в этом временном масштабе связаны со стабильными колебаниями параметров земной орбиты, поэтому их будущие изменения могут быть предсказаны. Из однородного палеоклиматического ряда Эмилиани (700 тыс. лет), полученного на основании изотопно-кислородного анализа донных осадков раковин фораминифер, были выделены 10 стабильных периодов колебаний от 14 до 294 тысяч лет (Табл.) Наибольшие амплитуды изменений температур связаны с периодами изменений эксцентриситета в 93 тыс. лет и с удвоенной гармоникой изменения наклона земной орбиты (39,5 тыс. лет) в 79 тыс. лет. Сумма всех гармоник (Табл.) является базой климато-экологической модели, которая позволила сделать прогноз на 300 тыс. лет (Рис. 4).

Таблица

Сопоставление периодов закономерности T_L = 0.75*2^L/32 лет и климатических периодов Т_КЛ последних ледниковых эпох с указанием их амплитуд А_КЛ °С.

По модельным данным, амплитуды колебаний которых всегда ниже реальных (рис. 1), температура поверхности материков в новом ледниковом периоде понизится на 6°С, площадь ледниковых щитов увеличится на 30 млн км², их объём — на 60 млн км³ (Рис. 4). Они опять покроют северные части Евразии и Америки слоем льда толщиной в 2 км. Уровень океана понизится на 80 м (Рис. 5). Проживание населения севернее широты 45° станет невозможным или очень трудным. Современная инфраструктура существования человечества будет разрушена. Если не будут найдены способы стабилизации климата, то цивилизация в её современном виде исчезнет вместе с межледниковым периодом, в котором она возникла. На фоне приближения ледникового периода особенно абсурдно выглядит борьба экономически, технически и научно развитых северных стран от Канады до России с отсутствующим техногенным потеплением. Пока не цивилизация определяет климат, а климат определяет цивилизацию!

Рис. 4. Длинная стрелка указывает на необходимый нам интервал стабилизации климата в 90 тыс.лет вблизи 2,9 млн лет назад, когда средние температуры соответствовали современному климатическому оптимуму, а астрономическая ситуация — временам возникновения ледниковых периодов.

Программа стабилизации климата

Основной целью человечества должна стать задача стабилизации климата межледниковья, срок которого истекает через 300 лет (Рис. 2, 3). Теплый климат надо сохранить в астрономически неблагоприятный период, соответствующий условиям длительного похолодания. На климатической реконструкции (Рис. 4) нашелся такой отрезок времени в 90 тысяч лет, когда пониженная температура соответствовала климату современного межледниковья. Это было 2,9 млн лет тому назад (Рис. 4, стрелка). То есть необходимо искусственно воссоздать климат, бывший на Земле 2,9 млн лет тому назад. Перед учеными, инженерами и экологами на этом пути стоят множество сложнейших комплексных задач, которые ранее никогда не ставились. Но решить их надо и теоретически и технологически до начала нового ледникового периода. Человечество не в состоянии воссоздать все условия того времени. Около 3-х млн лет назад возник Панамский перешеек, разъединивший Тихий и Антлантический океан, что, конечно, изменило океанические течения и климат. До 2,8 млн лет назад климат оставался стабильным (рис. 4), так как через Северный Ледовитый океан (СЛО) проходило достаточно тёплой воды из Антлантического и Тихого океанов и там не было плавучих льдов.

Постепенное похолодание и рост амплитуд температурных колебаний (Рис. 4) привели к тому, что примерно 700 тысяч лет назад покровы льдов СЛО достигли своих критических размеров. Они, как и сейчас, занимали в конце лета около 60% океана и не успевали растаять не только в летнее время, но и в межледниковыe периоды. После этого колебания длинных ледниковых и коротких межледниковых периодов определяют основные экологические изменения земной поверхности и даже прогибы земной коры. Прервать такие колебания можно только путём искусственной стабилизации климата. Для этого необходимо очищать СЛО от плавучих льдов и не допускать роста градиентов температур между СЛО и экватором. То есть надо повысить и стабилизировать температуру поверхности СЛО.

Рис. 5. Ледниковые покровы и морские льды (голубой цвет) северного полушария в последний ледниковый период. LA — Лос Анжелос, W — Вашингтон, A — Анкоридж, P — Пекин, M — Москва, Мадрид, B — Берлин, St — Стокгольм, R — Рим. Рисунок с ru.wikipedia.org

На рис. 6 схематически показано современное распределение холодных и тёплых течений в СЛО. До возникновения новой ледниковой эпохи необходимо научиться подводить к поверхности СЛО дополнительные количества энергии в виде теплых течений из низких широт, солнечной радиации через спутниковые отражатели, более тёплой и солёной воды из глубин СЛО, техногенного тепла от промышленной деятельности в Арктике и ускоренно выводить из СЛО ледовые покровы и холодные течения в низкие широты, стабилизируя климат планеты.

Рис. 6. Холодные (тёмные стрелки) и тёплые (светлые стрелки) течения в Арктическом бассейне. Рисунок с aquatic.uoguelph.ca

Длительность одного климатического эксперимента не должна быть меньше внутривекового цикла в 22 года и может достигать сотен лет. Возможности разработанных методов стабилизации климата надо проверить, в частности, на ближайших похолоданиях 2035–2060 гг. и следующих за ними холодными периодами 2100–2300 гг. (рис. 2).

Литература

1. Берри Б.Л. Периодичность геофизических процессов и её влияние на развитие литосферы//В сб.: Эволюция геологических процессов в истории Земли. Под ред. Лаверова Н.П. М.:Наука, 1993. С. 53–62.

2. Берри Б.Л. Спектр солнечной системы и модели геофизических процессов//Геофизика, 2006. №3. с. 64–68.

3. Берри Б.Л. Прогноз природных процессов и проблемы стабилизации климата.//В сб.: Математические методы анализа цикличности в геологии. Т.13. Под ред. Афанасьева С.А. М.:Воентехиниздат, 2006 а. С.158–168.

4. Берри Б.Л. Управление климатом, его прошлое и будущее. Журнал Холод ОК! N1 (6), ООО «Эпоха», М. 2008 С. 73–78. http://www.geoberry.ru/ypravlenie%20klimatom.html

5. Берри Б.Л. Гелиогеофизические и другие процессvы, периоды их колебаний и прогнозы//Геофизические процессы и биосфера. 2010. Т. 9, № 4. С. 21–66.

6. Берри Б.Л.. Реконструкция (3 млнлет) и прогноз (0,3 млнлет) глобальных экологических показателей и пути сохранения климата последнего межледниковья. Материалы четвертой конференции геокриологов России. МГУ имени М.В. Ломоносова 7–9 июня 2011 г. Т.2, Часть 5. Региональная и историческая геокриология. Университетская книга. М. 2011. С.13–21

7. Берри Б.Л., Либерман А. А., Шиятов С. Г., Восстановление и прогноз температур северного полушария по колебаниям индексов прироста деревьев на полярной границе леса. Вестн МГУ. 1983. Сер. 5, №.4, с. 41–47.

8. Винников, К.Я., Гройсман, П. Я., Лугина К. М., Голубев А. А., Изменения среднегодовой температуры воздуха северного полушария. Метеорол. и гидрология. 1987. №1. с. 45.

9. Монин А.С. Введение в теория климата: Л., Гидрометеоиздат, 1982, 246.

10. Berry B.L. Long-term predictions from three million years of climatic, glacial and periglacial history. Permafrost. 7-th Int.Conf. Yellowknife, Canada. 23–27.06 1998. p.115–116.

11. Berry B.L. Solar system oscillations and models of natural processes//Journal of Geodynamics. 2006. № 41, Issues 1–3. С. 133–139.

12. Berry, B.L., Development of the Arctic region and stabilization of the global climate. International conference. Earth Cryosphere Assessment: Theory, Applications and Prognosis of Alterations. Tyumen. Russia. 2006 а.

13.Esper J., Cook E.R., Schweingruber F.H., 2002. Low-frequency signals in long tree-ring chronologies for reconstructing past temperature variability. Science 295, 2250–2253 (2002).

14. Raymo, M.E., 1994. The initiation of northern hemisphere glaciation. Annu. Rev. Earth Planet. Sci., №22, 353–383.

15. Stuiver, M., Braziunas, T.F., 1995. Evidence of solar activity variations. In: Bradley, R.S., Jones, P. D. (Eds.), Climate since A. D. 1500. Routledge, London, pp. 593–604.