Зміни та коливання клімату

Природні умови земної кулі постійно змінюються. Змінюється і клімат, який є одним із головних елементів географічного середовища. Всі елементи географічного середовища взаємозалежні. Найважливішими географічними чинниками, які впливають на клімат є розподіл суходолу й водної поверхні, рельєф, сніговий, крижаний, ґрунтовий, рослинний покрив. У свою чергу клімат безпосередньо визначає особливості ґрунтового, рослинного, снігового, крижаного покривів.

Питання про зміни та коливання клімату має велике теоретичне і практичне значення для розуміння особливостей розвитку клімату у минулому та прогнозу його у майбутньому.

Спочатку уточнимо суть поняття „зміни” та „коливання” клімату. Метеорологічний режим будь-якої місцевості із року в рік змінюється. Наприклад, на півдні Європи зима досить тепла, але в окремі роки бувають великі морози. З літописів відомо, що зимою 401, 801, 1011, 1620 р.р замерзало Чорне море, а в 859 р. замерзало Адріатичне море, в 1011 р. замерзало пониззя Нілу, в 1323 р. повністю замерзало Балтійське море, в 1621 та 1669 р.р. замерзав Босфор, в 1709 р. знову замерзало Адріатичне море, правда цього разу в основному біля берегів. Найближчими до нас суворими зимами були 1953-54 р.р., коли на території усієї Європи з листопада до квітня утримувались сильні морози, у Криму висота снігового покриву перевищувала 30 см, замерзала північна частина Чорного моря і повністю Азовське море. Зимою 1962-63 р.р. замерзли річки Франції, канали Венеції. Велика мінливість температури спостерігається і у помірних широтах. Так, середня багаторічна температура січня у Києві -6,0⁰ С, але середня температура січня у Києві в 1942 р. становила -15,0⁰ С, а в 1989 р. +0,5⁰ С. Великі коливання характерні не лише для температури, а й для опадів, з чим пов’язані чергування сухих та вологих років.

Ці факти нас вражають, але вони не мають ніякого відношення до змін та коливання клімату. Це просто коливання метеорологічного режиму місцевості. Ці факти не показують тенденцію розвитку клімату.

Під зміною клімату Землі або окремих її регіонів розуміють направлену прогресивну зміну, коли протягом тривалого часу відбувається закономірна зміна метеорологічного режиму, наприклад тривале поступове підвищення чи зниження температури під впливом зміни зовнішніх чи внутрішніх чинників формування клімату. Це поняття вживають тоді, коли мова йде про великі проміжки часу порядку геологічних епох. Зміни клімату можуть бути як природні, так і антропогенні, або техногенні, тобто пов’язані з господарською діяльністю людини.

Коливання клімату – це періодичні або ритмічні зміни клімату, за яких значення метеорологічних величин поступово і плавно змінюються між мінімумом та максимумом. Бувають вікові коливання клімату, коли метеорологічні величини змінюються протягом кількох сотень років, що мають характер поступового збільшення та зменшення їх значення. Бувають і внутрішньовікові коливання – це коливання метеорологічних величин, що відбуваються у межах століття. Виділяють періодичні коливання клімату, що повторюються через рівні проміжки часу.

Оскільки інструментальні метеорологічні спостереження проводять лише з 18 ст., то їх можна використати лише для виявлення коливання клімату у наш час. Для реконструкції клімату геологічного минулого і навіть значної частини історичного минулого Землі, використовують непрямі ознаки кліматів. Вони зберігаються не у сховищах, а в шарах Землі. Це різні типи вивітрювання і накопичення осадових порід, показники гідрологічних та інших природних процесів, викопні рештки тварин та рослин.

Ознаки різних типів клімату минулого

Ознаки теплого клімату

Це потужні відклади солі. Для утворення відкладів солі необхідне інтенсивне випаровування. Інтенсивне утворення відкладів солі зараз відбувається в аридних зонах з високою температурою, де випаровуваність у 2,5-3 рази перевищує кількість опадів. Отже, потужні відклади солі у Білоруському Поліссі чи на Уралі свідчать про те, що в минулі геологічні епохи там був теплий сухий клімат.

Відклади каоліну і особливо бокситів – ознака не лише спекотного, але й вологого клімату. Це продукти хімічного вивітрювання алюмосилікатів. Зараз найбільше хімічне вивітрювання спостерігається в умовах спекотного вологого клімату.

Важливою ознакою теплого клімату є потужні товщі морських вапняків – кальциту та доломіту. Справа в тому, що у теплих водах Світового океану малий вміст вуглекислого газу, тому вода насичується вапном і вуглекислий кальцій випадає в осад. У холодній воді є великий вміст СО₂, тому карбонати кальцію розчиняються і відкладів немає. Про це ж саме свідчать і відклади фосфоритів.

Дуже важливою ознакою теплого клімату є коралові рифи. Зараз колонії коралів існують лише в теплих мілководних морях з температурою води 21-22⁰ С від 30⁰ пн. ш. до 30⁰ пд. ш. Але викопні коралові рифи знайдено в Англії, Скандинавії та в інших високих широтах. Зрозуміло, що колонії коралів не могли тут існувати при нинішньому кліматі.

Надійною ознакою теплого клімату є викопна флора і фауна. Це перш за все багатство видів і великі розміри дерев, плодів і листя. В тропічних широтах Південної Америки зараз нараховується близько 40 тис. видів рослин, у Середній Європі 1100 видів, на півночі Євразії лише 250-350 видів. Найхарактернішим представником тропічного лісу є пальма. Межі її природного розповсюдження співпадають з ізотермою 20⁰ С. Викопні залишки деревини, листків та плодів пальми зустрічаються у шарах вугілля на півдні Франції, в Середній Європі у тому числі і в Україні.

Про це ж саме свідчить і різноманітність видового складу фауни. В індонезійських морях відомо близько 40 тис. видів морських тварин, у Середземному морі їх уже близько 8 тисяч, а в північних морях лише 1200-1400 видів.

Ознаки холодного клімату

У холодному кліматі переважає фізичне вивітрювання. Це руйнування гірських порід під дією коливання температури, особливо при замерзанні води в тріщинах. Тому у відкладах холодного клімату є велика кількість уламкового матеріалу.

Важливим доказом холодного клімату є зледеніння. Це пов’язані з ним характерні відклади та своєрідні форми ландшафту. При таненні льодовиків утворились характерні відклади без шаруватості, хаотичне включення валунів. Особливо характерними є морени. Зараз викопні морени знайдено в багатьох помірних і навіть у тропічних широтах. Це свідчення холодного клімату цих місць у минулому.

Про зміну льодовикових та міжльодовикових епох свідчать розташування морських терас та висоти снігової лінії. Але ці свідчення ускладнюються наявністю тектонічних рухів земної кори.

На суворість клімату може вказувати викопна флора і фауна. Тут бідний видовий склад рослин. В районах з холодною зимою та прохолодним літом ростуть лише повзуча верба, карликова береза, мох тощо. Південна межа тундри зараз добре співпадає з ізотермою найтеплішого місяця 10⁰ С. Отже викопні високостовбурні дерева в тундрі свідчать про те, що у відповідну епоху тут була вища температура.

Показником клімату є річні кільця дерев, вони характерні для помірної зони з перервою в рості на зиму і для місць з добре вираженим сухим періодом (савана). В теплому і вологому кліматі річних кілець немає оскільки дерева ростуть безперервно. Малопомітні річні кільця на північній межі поширенні лісу, оскільки щорічний приріст деревини дуже малий.

Ознаки сухого клімату

Це все ті ж відклади солей. На земній кулі виділяють два пояси відкладів солі – на північ та на південь від екватора і вони співпадають з положенням аридних областей. Особливо багато солей відкладається на мілководді, наприклад, Каспійське, Аральське, Мертве моря та Сиваш.

Вчені виявили, що сольові пояси змінювали своє положення від однієї геологічної епохи до іншої. У ранньому палеозої відклади солі утворювались у сучасних високих широтах північної півкулі, у пермський період уже у середніх широтах, а в кінці юрського періоду – соляний пояс наблизився до сучасного.

В сухих кліматах переважає фізичне вивітрювання. Під дією температури виникають тріщини в гірських породах, вони руйнуються, а вітер подрібнює уламки і перетворює їх у пісок, переносить та відкладає у вигляді дюн. Геоморфологічними формами пустель є останці з твердих порід.

У сухих кліматах мало видів рослин і вони мають характерні ознаки. У сучасній Сахарі всього близько 300 видів рослин, як і в субарктичному кліматі. Це ксерофіти з малою поверхнею листя, волохаті, що зменшує транспірацію. В пустелях особливо бідна і фауна.

Ознаки вологого клімату

У вологому кліматі спостерігається інтенсивне хімічне вивітрювання. Продуктами хімічного вивітрювання є каолін, залізні, марганцеві та бокситові руди. Це продукти вологого і досить теплого клімату.

Показовими продуктами вологого клімату є відклади торфу і кам’яного вугілля. Сучасні торф’яні болота в північній півкулі зустрічаються північніше 40⁰ пн. ш. у районах з надмірним зволоженням.

Дерев’яниста рослинність добре розвивається також у районах значного зволоження. Зараз деревовидні папороті добре ростуть у Новій Зеландії де місячна температура 15-18⁰ С, а опадів 1000-3000 мм. Отже накопичення залишків рослинності у зниженнях рельєфу, з яких утворилось кам’яне вугілля, відбулося в умовах вологого клімату.

Про досить вологий клімат у минулому свідчать розвинена річкова сітка в сучасних пустелях, заглибини з терасами, тобто сліди давніх озер. Раніше в Сахарі були численні повноводні річки, більші ніж Рейн чи Луара, в басейні яких зараз випадає 800-1000 мм опадів. За свідченням геологів понад 600 тис. років тому Сахара була квітучим родючим краєм.