Стабілізація клімату та збереження цивілізації

В останні 700 тисяч років холодні льодовикові періоди тривалістю по 90 тисяч років чергувалися з короткими теплими, які продовжувались всього по 10 тисяч років. Ці варіації клімату викликані закономірними змінами параметрів земної орбіти. Людська цивілізація виникла в останній короткий міжльодовиковий період, званий голоценом, який закінчиться через 300 років. Для збереження теплого клімату і цивілізації необхідно почати розробку і реалізацію методів збереження (стабілізації) клімату міжльодовикового періоду. При цьому треба буде зменшити амплітуди стабільних природних коливань в діапазоні від 20 до 200000 років. Це завдання слід вирішити в найближчі сотні років. Для цього потрібно буде мобілізувати всі інтелектуальні, технічні та енергетичні ресурси людства.

Клімат останніх століть

Протягом ХХ століття кліматологи чотири рази лякали публіку індустріальним потеплінням (рис. 1: стрілки 1-4 на кривій температур). У зв'язку з рекламою останнього «техногенного потепління» і діяльністю прихильників Кіотського протоколу, протягом останніх 30 років постійно говориться про те, що небезпечні явища в ці дні, в це літо, або в останній рік викликані постійним глобальним потеплінням, яке пов'язане з виділенням газів при спалюванні вугілля , нафти і газу. Читачу достатньо поглянути на міжрічні зміни температур (Мал. 1), щоб зрозуміти, що ні середні річні, ні, тим більше, добові температури ніяк не пов'язані з тривалою тенденцією до потепління або похолодання. Реальна небезпека загрожуватиме людству, якщо не вдасться стабілізувати клімат нашого теплого міжльодовикового періоду.

Говорити про реальні тенденції до похолодання або потепління можна тільки проаналізувавши хоча б три точки середніх температур за сім років, тобто необхідно мати хоча б десятирічний ряд спостережень, а не «це літо». Крім інтервалу усереднення треба вказувати й інтервал передбачення, оскільки, залежно від завчасності прогнозу, може змінюватися тенденція. Наприклад, в 1900 році ми могли б зробити два правильних прогнози: передбачити похолодання осереднених температур до 1910 року, або, навпаки, потепління до 1930 р. (Мал. 1). Тому до всіх повідомлень, які не містять зазначеної інформації, треба відноситься як до сумнівної реклами потепління.

Нижче буде показано, що стабілізувати клімат необхідно вже в найближчі сторіччя.

Минулі й майбутні тисячоліття клімату

Найближчі фази похолодання, пов'язані з кліматичними ритмами в 230 років, 500 і 1000 років, почнуть впливати на Землю майже одночасно, в 2035 р. (Мал. 2). В результаті цього температури повітря північної півкулі до 2330 року знову досягнуть температур середньовіччя, які були менше сучасних на 1 ° C. Що означає таке пониження температур? В екваторіальному поясі температура повітря практично не змінюються. Річні температури Тазовської лісотундри знижуються на 2 ° C (Мал. 2). Зате осінні та зимові температури на берегах і островах Північного Льодовитого океану можуть знизитися майже на 10 ° C. Таким чином, північні регіони стають мало придатними для проживання навіть у надвікових циклах. Отже, методи стабілізації клімату необхідно розробити і випробувати до 2300 року.

Час останнього потепління (1920-2120 рр.) пов'язаний зі збігом теплих фаз (рис. 2) природних періодів в 515 і 1029 років. Аналогічні періоди були виявлені в 9600-річному ряду сонячної активності. Ці коливання повторювалися багато разів в історії сонячної активності з 8000 до н.е. Тому модель може бути продовжена в минуле і майбутнє принаймні на 1000 років (Мал. 2) і використовуватися при створенні методів стабілізації клімату.

Наш короткий 200-річний кліматичний оптимум (рис. 2) закінчиться в 2120: t_2.ТСП =-0,4 °C. Потім до 2330 року аномальні температури знизяться до -1,2 ° C. Модель показує середню багаторічну температуру, що видно з коридору похибок (Мал. 1, 2). Реальна середньорічна температура півкулі може відрізнятися від прогнозованої приблизно на ± 0,6 ° C. Для кращого розуміння необхідності стабілізації клімату розглянемо більш детально коливання температур в останній міжльодовиковий період (рис. 3).

Розпочався він 7500 років до нашої ери при температурі -1,0 ° С і триває вже 9500 років. При середній тривалості теплого періоду близько 10000 років він повинен завершиться приблизно в 2500 р. Але модель прогнозує критичні температури <-1,0 ° С на 2330 рік (рис. 2). Якщо використовувати для температурних прогнозів лінійку (зелена лінія рис. 3), як це прийнято в сучасній кліматології, то температура в -1,0 ° С буде досягнута не раніше, ніж через 3000 років. Але з рис. 2 ясно, що критичні температури будуть досягнуті через 300 років. Після чого почнуть розвиватися потужні процеси похолодання. Чим більше площа снігового покриву і чим довше він існує, тим більше тепла відбивається у космічний простір і тим більше стає сніговий покрив. Цей процес саморозвитку сніжно-крижаних покривів вже не можна буде зупинити силами цивілізації. Якщо до цього часу людство не зможе провести заходи щодо стабілізації клімату, то цивілізація в її сучасному вигляді перестане існувати.

Реконструкція та прогноз епох зледенінь і міжльодовиків

Розглянемо ритми екологічних характеристик за останні 3 млн років і їх прогнози. Сонячна система (СС) при її русі навколо центру Галактики 3 млн років тому увійшла в галактичний струменевий потік (рукав Оріона-Лебедя) і вийшла з нього 0,7 млн років тому. Цей струменевий потік ми спостерігаємо в літній час і називаємо його Чумацьким шляхом. Стабільні кліматичні коливання до 2 млн років пояснюються моментними і приливними взаємодіями рухомих небесних тіл СС, які впливають на сонячну активність (СА) і на геофізичні процеси. Похолодання у внутрішньовіччі й надвікових циклах (рис. 1, 2), звичайно, створювали і створюватимуть труднощі для життя, особливо, якщо не знати про їх наближення. Але майбутній льодовиковий період тривалістю близько 90 тисяч років (рис. 4), який настане після завершення голоцену (рис. 3, 4) приблизно в 2300 р., ставить перед цивілізацією проблеми виживання і стабілізації клімату.

Екологічні показники за 3 млн років (Рис. 4) отримані з численних даних по останньому льодовиковому періоду. Вони необхідні для підбору відповідного відрізка реконструкції, до якого треба прагнути при штучній стабілізації клімату. Після цього стане зрозуміло, які умови треба відтворити на Землі для забезпечення відповідного клімату. Варіації температур суші і океанів, обсягів льодовиків в цьому тимчасовому масштабі пов'язані зі стабільними коливаннями параметрів земної орбіти, тому їхні майбутні зміни можуть бути передбачені. З однорідного палеокліматичного ряду Еміліану (700 тис. років), отриманого на підставі ізотопно-кисневого аналізу донних опадів раковин форамініфер, були виділено 10 стабільних періодів коливань від 14 до 294 тисяч років (Табл.) Найбільші амплітуди змін температур пов'язані з періодами змін ексцентриситету в 93 тис. років і з подвоєною гармонікою зміни нахилу земної орбіти (39,5 тис. років) в 79 тис. років. Сума всіх гармонік (Табл.) є базою клімато-екологічної моделі, яка дозволила зробити прогноз на 300 тис. років (Мал. 4).

Таблиця

Зіставлення періодів закономірності T_L = 0.75 * 2^L/32 років і кліматичних періодів ТКЛ останніх льодовикових епох із зазначенням їх амплітуд А_КЛ ° С.

За модельним даними, амплітуди коливань яких завжди нижче реальних (рис. 1), температура поверхні материків в новий льодовиковий період знизиться на 6 ° С, площа льодовикових щитів збільшиться на 30 млн км², їх об'єм - на 60 млн км³ (Мал. 4) . Вони знову покриють північні частини Євразії та Америки шаром льоду товщиною в 2 км. Рівень океану знизиться на 80 м (Мал. 5). Проживання населення північніше широти 45 ° стане неможливим або дуже важким. Сучасна інфраструктура існування людства буде зруйнована. Якщо не будуть знайдені способи стабілізації клімату, то цивілізація в її сучасному вигляді зникне разом з міжльодовикового періоду, в якому вона виникла. На тлі наближення льодовикового періоду особливо абсурдно виглядає боротьба економічно, технічно і науково розвинених північних країн від Канади до Росії з відсутнім техногенним потеплінням. Ще не цивілізація визначає клімат, а клімат визначає цивілізацію!

Програма стабілізації клімату

Основною метою людства має стати завдання стабілізації клімату міжльодовикового періоду, термін якого закінчується через 300 років (Мал. 2, 3). Теплий клімат треба зберегти в астрономічно несприятливий період, що відповідає умовам тривалого похолодання. На кліматичної реконструкції (Мал. 4) знайшовся такий відрізок часу в 90 тисяч років, коли знижена температура відповідала клімату сучасного міжльодовикового періоду. Це було 2,9 млн років тому (Мал. 4, стрілка). Тобто необхідно штучно відтворити клімат, який був на Землі 2900000 років тому. Перед вченими, інженерами та екологами на цьому шляху стоять безліч складних комплексних завдань, які раніше ніколи не ставилися. Але вирішити їх треба і теоретично і технологічно до початку нового льодовикового періоду. Людство не в змозі відтворити всі умови того часу. Близько 3-х млн років тому виник Панамський перешийок, роз'єднавши Тихий і Антлантіческій океан, що, звичайно, змінило океанічні течії і клімат. До 2,8 млн років тому клімат залишався стабільним (рис. 4), тому що через Північний Льодовитий океан (ПЛО) проходило досить теплої води з Антлантичного і Тихого океанів і там не було плавучої криги.

Поступове похолодання і зростання амплітуд температурних коливань (Рис. 4) призвели до того, що приблизно 700 тисяч років тому покриви льодів ПЛО досягли своїх критичних розмірів. Вони, як і зараз, займали в кінці літа близько 60% океану і не встигали розтанути не тільки в літній час, але і в міжльодовикові періоди. Після цього коливання довгих льодовикових і коротких міжльодовикових періодів визначають основні екологічні зміни земної поверхні і навіть прогини земної кори. Перервати такі коливання можна тільки шляхом штучної стабілізації клімату. Для цього необхідно очищати ПЛО від плавучих льодів і не допускати зростання градієнтів температур між ПЛО і екватором. Тобто треба підвищити і стабілізувати температуру поверхні ПЛО.

На рис. 6 схематично показано сучасний розподіл холодних і теплих течій у ПЛО. До виникнення нової льодовикової епохи необхідно навчитися підводити до поверхні ПЛО додаткову кількість енергії у вигляді теплих течій з низьких широт, сонячної радіації через супутникові відбивачі, більш теплої і солоної води з глибин ПЛО, техногенного тепла від промислової діяльності в Арктиці і прискорено виводити з ПЛО льодові покриви і холодні течії в низькі широти, стабілізуючи клімат планети.

Тривалість одного кліматичного експерименту не повинна бути менше внутрішньовікового циклу в 22 роки і може досягати сотень років. Можливості розроблених методів стабілізації клімату треба перевірити, зокрема, на найближчих похолоданнях 2035-2060 років і слідуючих за ними холодними періодами 2100-2300 рр.. (Рис. 2).

Література

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.

Борис Беррі. Велика Епоха