Новый тренд - глобальное похолодание

[kinoida]

The Winter is coming...

Вместо настоящего эпиграфа: Зимнее катание на коньках в Роттердаме:



Для тех, чья география слегка заржавела, климатическая диаграмма для Роттердама:



На картине вы видите художественное свидетельство так называемого "Малого ледникового периода". В список причин традиционно включают понижение солнечной и повышение вулканической активностей, а также замедление термохалинной циркуляции. Именно они - главные герои этого поста. Поскольку вставить в текст диалоги мне не хватило таланта, следовать заветам кэрроловской Алисы буду с помощью большого количества картинок.

Что такое солнечная активность, зачем она нам нужна и пора ли голландцам уже покупать коньки.

Солнечные пятна, как ни странно, действительно выглядят как пятна на Солнце. По сравнению с окружающей действительность, температура которой приблизительно 5500°C, они очень холодные - иногда вдвое (2700–4200 °C). Однако если бы они плавали в пространстве отдельно, то были бы чуть ярче Луны. В общем, как всегда, всё познаётся в сравнении. Но нас интересует не эстетическая составляющая, и даже не философская, а физическая.

Каждый первокурсник... С первого взгляда кажется, что пятна на Солнце должны понижать температуру на Земле. То есть чем больше пятен, тем холоднее. На самом деле всё ровно наоборот. Причина лежит в природе пятен. Возникают они благодаря конвекционным процессам в Солнце, направленным из ядра к фотосфере. Грубо говоря, изнутри растёт такой энергетический "волдырь", он усиливает магнитное поле, магнитное поле замедляет частицы в фотосфере и - вуаля! - низкотемпературное пятно. То есть, чем "активней" Солнце, тем больше пятен. Чем больше в среднем оно греет Землю, тем больше на нём холодных зон.

На следующем графике показано изменение количества пятен на Солнце с 1700 по конец 2012 года. Синяя линия показывает ежегодное количество, красная - среднее значение за 11 лет. Выбор такого периода усреднения связан со средней продолжительностью солнечных циклов - периодических изменений активности (включая изменение количества пятен, вспышек, солнечной радиации и т.п.).



Зимние роттердамские забавы, с которых мы начинали, происходили в 1825 году. "Впадина" на графике в районе этого года сразу бросается в глаза. Это так называемый "минимум Далтона" - один из трех самых значительных минимумов количества пятен на Солнце. Максимальный известный штиль на Солнце соответствует "минимуму Маундера". Для полноты картины справа вы можете посмотреть на самую широкую из доступных исторических диаграмм - с 800 года до н.э.

Исследования зависимости между количеством пятен на Солнце и климатом, кстати, были популярным оружием противников теории связи деятельности человека и "глобального потепления". Действительно, хорошо видно, что вторая половина XX века радует повышенной солнечной активностью. Однако сейчас мы уже видим, что усредненное значение количества пятен за 11-летний цикл неуклонно падает. Если не прекратит, у нас есть шанс достичь второго минимума Маундера. Хорошая новость - это не так фатально, как звучит. Тем более, что, в отличие от наших предков, нам не придется путём проб и ошибок приспосабливать сельское хозяйство к укороченному лету - у нас все технологии уже есть. Да и изменения климата локально ощущаться будут вряд ли больше, чем обычные ежегодные флюктуации. Для примера - температурные изменения во время Малого ледникового периода:



Для справки. Температурная аномалия - это отклонение от расчетной средней температуры воды и почвы. В историческом контексте речь идёт, как правило, о каких-то усреднённых значениях. Например, если температура земли выше на 1 градус, чем средняя температура земли 100 лет назад, мы говорим о температурной аномалии +1°C.

Два слова про вулканическую активность, с которой, казалось бы, всё понятно.

Когда заходит речь о влиянии вулканов на климат, большинство понимающе кивает - ну ясно же. Вулканы извергают пепел и прочую дрянь, дрянь висит в воздухе, заслоняет землю от солнечных лучей и в результате температура понижается. И это действительно почти так. Но дело в том, что тут идёт не один, а два процесса, которые во многом друг дргуа компенсируют. С одной стороны, идет выброс в стратосферу пыли и оксида серы, который быстро преобразовывается во взвесь серной кислоты. Частички взвеси обладают высокой отражающей способностью. Суммарно весь этот мусор может уменьшить поступление солнечного тепла к Земле на десятки процентов. Однако есть и другая сторона этого отражающего свет "одеяла". И другой стороной оно повёрнуто к Земле, увеличивая, таким образом диффузное излучение неба и уменьшая потери тепла от земли (отражая исходящее излучение). Вот так примерно выглядят потери энергии в обычных условиях:



Таким образом, суммарное уменьшение получаемой Землёй энергии получается всего 5-10%. Так что тем, кто будет вам рассказывать ужасы про вулканическую зиму, в ответ можете загадочно улыбаться.

И буквально одно слово про термохалинную циркуляцию, которая оказывается совсем не такой загадочной, как её название.

Вода в океанах - солёная. А ещё мокрая, да. Кстати, чем более солёная, тем менее мокрая - но это уже совсем другая история. Сейчас нам важно, что она солёная, причём неравномерно. Местами более солёная, местами менее. Ещё вода имеет разную температуру. Местами теплее, местами, холоднее. Соответственно, имеем массу воды с разной плотностью. Это заставляет воду "перемешиваться". Верхний её слой несут ветровые течения - вроде всеми любимого Гольфстрима. Они идут от экваториальной части Атлантического океана к северу. По ходу дела вода охлаждается, плотность её увеличивается и она опускается глубже. На глубине плотная вода, с помощью глубинных течений, отправляется в противоположном направлении, постепенно нагреваясь и поднимаясь наверх. Это перемешивание связывает фактически всю океанскую воду и образует так называемый "океанский конвейерный пояс". Помимо нагревания/охлаждения, вода проходит области разной солёности, что также изменяет её плотность и влияет на движение. Фактически, и температура, и солёность всего лишь перемещают массы воды "вверх/вниз", где на них уже начинают действовать те или иные течения.



На схеме вы видите важные для нашего контекста точки - места, в которых термохалинная циркуляция выпускает тепло в атмосферу (на самом деле всё не так просто, но, если вдаваться в подробности, одним словом не обойдёшься). Есть мнение, что во время Малого ледникового периода происходило замедление "конвейера" в связи с внесением в океан большого количества пресной воды. Появлением таких объёмов пресной воды мы, предположительно, обязаны так называемому "Средневековому климатическому оптимуму" - периоду потепления, в лучах которого Европа грелась прямо перед МЛП.

Бонус - про ледовую ярмарку на Темзе и продолжительность Малого ледникового периода.

Зимой 1683-84 Англию настиг Великий Хлад. Темза была скована льдом на протяжении целых двух месяцев, толщина льда в Лондоне достигала 28 см. Ледяные поля простирались на мили от берегов Северного моря. Но англичане не унывали (унывали, конечно, но сейчас не об этом). И на заледеневшей реке устроили грандиозную ярмарку.



Это была не первая подобная ярмарка, но самая знаменитая. Всего с XV по конец XIX века Темза замерзала 24 раза: в 1408, 1435, 1506, 1514, 1537, 1565, 1595, 1608, 1621, 1635, 1649, 1655, 1663, 1666, 1677, 1684, 1695, 1709, 1716, 1740, (1768), 1776, (1785), 1788, 1795, и 1814 годах. Ярмарки, соответственно, продолжались достаточно регулярно с 1608 по 1814 год - собственно, весь Малый ледниковый период. В XIX веке климат стал помягче и зимние забавы закончились.

Что касается продолжительности Малого ледникового периода, консенсусом тут даже и не пахнет. Некоторые даты, которые могут считаться началом:

1250 - начала увеличения количества льда в Атлантическом океане
1275-1300 - гибель растений в результате обледенения
1300 - год, после которого европейское лето перестаёт быть гарантированно теплым
1315 - дожди и Великий голод
1550 - теоретическое начало всемирного увеличения ледников
1650 - первый климатический минимум

Завершилось это глобальное похолодание где-то в конце XIX-начале XX века.

Comments

[glukovarenik.livejournal.com]

Cпасибо, очень интересно!
Меня всегда интересовало - как же в Голландии замерзали все каналы - на картинах малых голландцев и в моей любимой книге "Серебряные коньки", а сейчас у них там все зимой плещется и болотом пахнет :)

[kinoida.livejournal.com]

Приятно, что интересно. :)

Обычно такие вещи люди не сопоставляют, а принимают, как данность. :)

[glukovarenik.livejournal.com]

Ну уж не-е-е-е-ет! :) Я с детства помню, как меня поразило, как мгоновенно замерзла Гренландия - как это обнаружили, про гибель поселений и т.д.