Книга: Климат и деятельность человека

Климат последнего тысячелетия

Главными источниками информации о климате этого периода являются исторические записи и косвенные наблюдения за такими показателями климата, как кольца деревьев, уровень озер, состояние горных ледников и др. За последние полтора-два столетия имеются ряды инструментальных наблюдений.

Наиболее характерными периодами для последнего тысячелетия являются следующие климатические условия:

сравнительно теплый период примерно в VIII—XIV вв., получивший название малого климатического оптимума;

похолодание между XIV и XIX вв. — малый ледниковый период;

потепление, начавшееся во второй половине XIX в., с максимумом в 30—40-х годах XX в.;

похолодание после 30—40-х годов, которое еще продолжается с некоторыми колебаниями.

Следует отметить, что наука располагает различного рода письменными источниками, характеризующими аномалии климата в Египте, Китае и Южной Европе соответственно с 3000, 2500 и 500 гг. до н. э. Для Северной Европы они имеются за всю историю современного летосчисления, для Японии, Исландии, Северной Америки, Южной Америки, Австралии — начиная соответственно с 500, 1000, 1500, 1550, 1800 гг. н.э. В русских исторических источниках информация о климате содержится примерно с X—XI столетий.

Поскольку специальных инструментальных наблюдений за климатом VIII—XVII вв. практически не было, встречающиеся в литературе количественные характеристики температуры и осадков восстановлены по различным косвенным климатическим индексам, которые корродировались с данными инструментальных наблюдений последних столетий.

Как уже отмечалось, в VIII—XIV вв. (700—1350 гг.) наблюдалось потепление климата. В это время ледовые условия в Северной Атлантике были благоприятными для плавания. Древние викинги на своих легких суденышках плавали к Гренландии и основали там европейские поселения, в которых развивалось земледелие, скотоводство, рыболовство. Установились контакты между Европой и Северной Америкой. По данным английского климатолога Г. Лэмба, это потепление прекратилось в Европе около 1300—1310 гг. В Гренландии и Арктике оно началось раньше, чем в Европе, и соответственно закончилось раньше. При потеплении усилилось экваториальное западное течение, меньше штормило в тропиках. Все это благоприятствовало плаваниям полинезийцев в экваториальной зоне и обмену культуры народов.

Рис. 7. Характеристика температурного режима (I) и характер осадков в Центральной Англии за последнюю 1 тыс. лет (по Г. Лэмбу) (II).

1 — наблюденные величины температур (осадков); 2 — температуры (осадки), восстановленные по ботаническим данным; 3 — температуры (осадки), восстановленные по отрывочным данным; 4 — косвенные наблюдения; а — средние для года; б — летний сезон (июль-август); в — зимний сезон (декабрь—февраль)

В Европе максимум потепления пришелся, по-видимому, на 1200—1250 гг., а в отдельных районах на 1265—1312 гг. В целом отрезок времени между 1272 и 1291 гг. был необычайно засушливым, а между 1313 и 1322 гг. — необычайно влажным. Заметно увеличилась внутрисезонная изменчивость климата в 1270—1350 гг.

По данным изотопного анализа колец деревьев установлено, что в рассматриваемый теплый период (как, впрочем, до и после него) наблюдались такие климатические экстремумы, как засухи, наводнения, тайфуны и др. Так, в Колорадо (США) засушливыми были 1050, 1250, 1300 гг. В 1314—1316 гг. климат в Европе характеризовался большой увлажненностью и наводнениями, затем вновь — засушливостью (1413, 1423 гг.). Однако в целом экстремальные условия встречались реже, чем в холодные эпохи. При переходе к малому ледниковому периоду и во время его, особенно в 1500—1850 гг., резко повысилась циклоническая деятельность и участились штормы, наводнения, засухи.

Как видим, на фоне климатических трендов во все эпохи наблюдалась различная для различных районов изменчивость климата. Но в период потепления эта изменчивость уменьшалась, а климатические условия в целом были более благоприятными.

Согласно японским данным (средние даты цветения вишни, по которым имеется обширная информация), теплый благоприятный период в Японии был в IX — начале X в., а последующий период продолжительностью почти 400 лет — холодный, со средним запаздыванием дат цветения вишни на пять-шесть дней.

Рис. 7 иллюстрирует восстановленные данные о температуре и осадках за последнее тысячелетие. Отчетливо виден малый климатический оптимум, когда температура была примерно на 1,5° выше, чем позже, и несколько выше, чем при потеплении 30—40-х годов. Увеличилось и количество осадков. После малого климатического оптимума понизилась температура, уменьшились осадки, увеличилась неустойчивость климата.

Повышение температуры в это время, так же как и в период климатического оптимума, 8 тыс. лет назад (см. рис. 5), не обязательно сопровождается сухостью климата, хотя в ряде районов при более влажном климате при потеплении летних осадков было меньше.

Переход к малому ледниковому периоду наметился между 1300 и 1450 гг. Резко понизилась средняя температура, примерно на 1,3—1,4° С. Линии деревьев в горах в Центральной Европе опустились почти на 200 м, что при среднем вертикальном градиенте температуры 0,6—0,7°/100 м соответствует наблюдаемому понижению температуры. Длина вегетационного периода роста растений сократилась почти па три недели.

Полярные льды сковали побережье Гренландии и Исландии. В результате европейские поселения в Гренландии оказались отрезанными от Европы. В экстремальный период 1675—1704 гг. (наиболее экстремальным считается 1695 г.) холодные полярные воды преобладали вблизи Исландии и Фарерских островов. Океаническая поверхность, как указывает Г. Лэмб, была на 0,5° С холоднее, чем теперь. Сильно возросла неустойчивость атмосферных процессов, активизировалась циклоническая деятельность, участились наводнения и т. д. В целом зимние температуры за 1443—1700 гг, были заметно ниже, чем в последующие 250 лет. Надо отметить, что и на фоне этого похолодания наблюдались отдельные теплые периоды, например теплые зимы 1665—1666 и 1718—1719 гг. в Англии и других странах.

Горные ледники в Альпах вновь развились и заняли пространства, с которых они отступали в период малого климатического оптимума. Наступление ледников в целом было характерно для северного полушария в малый ледниковый период. Это отразилось на сельскохозяйственном производстве. Так, в некоторых провинциях Китая после сильных морозов в 1654—1676 гг. почти полностью вымерзли апельсиновые деревья. В 1782—1787, 1833—1839, 1866—1869 гг. в Японии отмечались очень низкие урожаи, которые характерны для холодных, влажных летних условий погоды.

Наиболее ярко малый ледниковый период проявился в 1550—1700 гг., но наиболее изменчив климат в Европе был в конце XIV — начале XV и в XVI—XVII вв.

Оледенение в горах Европы достигло максимума к 1600 г. Вторичный максимум наблюдался около 1820 г. после очень интенсивного похолодания климата в 1812—1817 гг. Этот период характеризовался влажным, холодным летом и холодной зимой. Из 1525—1600 гг. следует выделить более теплый интервал (1525—1569 гг.), в течение которого в Швейцарии наблюдалось 48 теплых и лишь 21 холодный летний месяц (июнь—август), и холодный между 1570 и 1600 гг. с 26 теплыми и 44 холодными летними месяцами.

На некоторых климатических флюктуациях следует остановиться особо. Так, после флюктуации климата 1569—1579 гг. наступила серия экстремально влажных и холодных летних сезонов во второй половине 80-х годов XVI в. Именно в этот период, 13—21 августа 1588 г., разразился шторм, приведший к гибели испанской армады. В июне —августе 1588 г. было отмечено 75 (81%) дождливых дней.

В Швейцарии после 1560 г. были очень тяжелые климатические условия: холодные зимы и весны, холодные и влажные летние сезоны. Неурожаи зерна были в 1614, 1717, 1731, 1785 гг., винограда — в 1588, 1628, 1692, 1698, 1816 гг. Подобные климатические экстремумы отражались на экономике, общественной и социальной жизни. Во Франции в 1680—1718 гг. отмечался период холодных лет с катастрофическим выпадением осадков. В 1782—1785 гг. в Европе наступили жестокие засухи. Очень холодными с избыточным увлажнением были 1812—1821 гг., особенно 1816 и 1817. Холодная зима зафиксирована в 1657/58 г. Средняя температура ее в районе между Данией и Швецией была примерно на 4° С ниже, чем за период 1931—1960 гг. Такие условия привели к замерзанию проливов к востоку от Ютландского полуострова.

Малый ледниковый период характеризовался крупными климатическими аномалиями и на Американском континенте. Наиболее полная информация имеется о засухах в Гватемале с 1563 по 1932 г. За этот период они наблюдались довольно часто, самые сильные в 1746, 1803, 1824-1825, 1842-1844, 1868-1889, 1891 и 1912 гг.

Следует отдельно остановиться на характеристике климата России и его влиянии на экономику за доинструментальный период наблюдений. Совместно с В. М. Пасецким автор проанализировал экстремальные климатические явления за XI—XIX вв.

В целом во вторую половину периода европейского потепления (1000—1200 гг.) колебания климата на территории Руси носили в основном региональный характер и не отличались интенсивностью. В XI и XII вв. отмечалось только по две особо опасные засухи (1022, 1024, 1124 и 1161 гг.). Имеются свидетельства, что в период потепления в X в. новгородцы вышли на берег Русской Арктики, а в 1132 г. ходили к Железным воротам, под которыми подразумеваются Карские ворота. Это указывает на сравнительно благоприятные ледовые условия в XII в.

Особенно суровыми были морозы в 1230 г. Затем с 1232 по 1250 г. климат стал несколько стабильнее. Вторая половина XIII в. характеризуется частыми бурями, сильными дождями, наводнениями, возвратами холодов и жестоких зим.

В XIV в. экстремальные явления на Руси отмечались уже 40 раз, из них почти половина приходится на 1301—1331 гг. За это время в летописях отмечено четыре дождливых периода и паводка в середине лета, два возврата холодов, четыре засухи, одна суровая зима. На это столетие приходится 20 голодных лет, из них два голода имели не только общерусский, но и общеевропейский характер.

В XV в. летописцы отмечают уже более 50 экстремальных климатических явлений, обусловивших 10 голодных лет, в том числе пять на Руси. Большинство из них было вызвано продолжительными холодными дождями, которые 18 раз за столетие приносили ущерб озимым и яровым. На это столетие приходится 15 засух, из них шесть охватили всю Русскую землю, а в 1424 г. и Западную Европу.

Аналогичная картина и в XVI в.: 26 раз наблюдались сильные дожди летом и осенью и 16 раз — засухи, четыре (1508, 1525, 1533, 1534 гг.) нанесли ущерб экономике России. В конце XVI — начале XVII в. также зафиксировано большое количество экстремальных явлений, и XVII в. — 24 дождевых года и восемь засух. На этот век приходится рекордное число голодных лет — 26. Анализ русского мореплавания дает основание предположить, что волна похолодания в Арктике распространялась с запада на восток. Со второй половины XVII в. увеличивается ледовитость арктических морей, климат становится более суровым. Так, в 1696 г. недалеко от Архангельска в лед вмерзло 35 кораблей.

Таблица 2. Аномальные климатические условия в России по данным русских исторических источников

Климатические условия XVIII в. отличались большими колебаниями, отмечено 18 жестоких зим, из них особенно суровы зимы 1709 и 1740 гг. Были и дождливые периоды с наводнениями, от которых пострадали Москва (1702, 1709, 1716, 1718, 1765 гг.) и ряд городов России. Дождливые годы сменялись засухами (19 за столетие).

В первой четверти XIX в. из четырех засух лишь одна распространилась на обширную территорию, а остальные носили региональный характер. В середине века увеличивается число мягких зим, дождливых лет с наводнениями становится меньше, вновь улучшаются ледовые условия в Арктике. К этому времени климат вступает в новую фазу очередного потепления.

В табл. 2 приведена сводка зарегистрированных экстремальных явлений в России по данным, исторических записей. Таблица наглядно иллюстрирует крайне, неблагоприятные климатические условия в период похолодания климата, а также определенную закономерность, согласно которой количество голодных лет увеличивалось по мере увеличения суммарного количества экстремальных климатических явлений.

Довольно подробные исторические хроники Исландии рассказывают, что с 975 по 1500 г. было 12 голодных лет, причем пять из них приходится на относительно холодный период между 1250 и 1390 гг. В 1600—1804 гг. отмечено уже 34 голодных года.

Нетрудно видеть, что приведенные данные о климатических условиях в России за рассматриваемый период в общем неплохо согласуются с климатическими условиями в других частях мира. Однако региональный характер появления климатических экстремумов очевиден.

Таковы в общих чертах климатические условия малого климатического оптимума и малого ледникового периода.

Имеющиеся данные указывают на то, что период похолодания климата повсеместно сопровождался увеличением влажности и осадков, сильных ветров, холодных зим. Теплые сезоны характеризовались частыми засухами. Все это неблагоприятно отражалось на хозяйственной деятельности, здоровье и благосостоянии людей практически во всех населенных районах северного полушария. Климатические аномалии влияли и на некоторые социальные явления. В то же время два климатических оптимума с более теплым, влажным и менее изменчивым климатом более благоприятно сказывались на развитии экономики и общества, хотя и в эти периоды также нередко отмечались климатические аномалии, чаще всего засухи. Однако их повторяемость, продолжительность, интенсивность и последствия были существенно меньше.

В третьем периоде последнего тысячелетия (со второй половины XIX в.) климат постепенно теплел, и особенно заметно в высоких широтах северного полушария. Характеристики изменений температуры в различных широтных зонах северного полушария приведены на рис. 8. Отчетливо проявляется температурный тренд с максимумом потепления в высоких широтах в 30—40-е годы. На фоне общего потепления климата были периоды похолодания, равно как и в последующем периоде похолодания наблюдались кратковременные периоды потепления (50—60-е годы XX в.). Наиболее характерные кратковременные похолодания климата на фоне его общего потепления произошли в первое, второе и третье десятилетия XX столетия. Это по-видимому, было связано с выбросами в атмосферу аэрозоля вулканического происхождения, на чем мы остановимся специально. Кроме того, здесь обнаруживается некоторая связь с циклами солнечной активности. Общая тенденция потепления привела к резкому уменьшению арктических льдов и облегчению условий плавания в Арктических морях. Так, в восточном секторе Арктики площадь льдов в период с 1924 по 1945 г. сократилась почти на 1 млн. км². Примерно в 1866 г. началось отступление горных ледников в Альпах. Ледник Мер-де-Пляс отступил на 1300—1400 м, а ледник Аржантьер на 1000 м. Аналогичная картина наблюдалась в Скандинавии, Исландии, на Шпицбергене, в Гренландии, на севере Канады, в Кордильерах Северной Америки. Площадь ледников Кавказа с 1890 по 1946 г. уменьшилась на 8,5%. Уменьшились в размерах ледники на Алтае, Памире и в Турции. С начала XX в. бурно таяли ледники в Экваториальной Африке. Некоторые мелкие арктические острова, покрытые льдом, растаяли (Васильевский в 1936 г., Семеновский в 1956 г.), остались лишь подводные банки. Граница вечной мерзлоты повсеместно отступила на север, а температура мерзлых пород повысилась в 40-х годах XX в. примерно на 2° С.

Рис. 8. Изменение температуры воздуха в различных широтных зонах Земли.

а — по Г. Лэмбу: 1 — для всей Земли; 2 — для 0—80° с. ш.; 3 — для 0—60° ю. ш.; б — по Е. П. Борисенкову и В. Н. Приемову: 1 — среднегодовые значения у поверхности для 40—75° с. ш.; 2 — средние за пять лет

Если в малый ледниковый период льды сковывали Исландское побережье около 20 недель, то в 1920—1939 гг. — две-три недели. При потеплении раньше вскрывались реки и озера и позднее замерзали. В северных морях появилась более теплолюбивая рыба. Сельдь, треска, скумбрия, морской окунь и другие породы рыб, которые, например, в Баренцевом море встречались в прошлом веке в небольших количествах, стали предметом интенсивной рыбной ловли в северных морях, Атлантике, в Арктическом бассейне, в северной части Тихого океана. В течение полутора-двух десятилетий резко изменилась морская фауна. Раньше стали прилетать и улетать птицы. Перестройка атмосферной циркуляции вызвала региональные климатические изменения, т. е. на фоне общего потепления в некоторых районах наблюдалось непродолжительное похолодание климата. В ряде мест в период потепления уменьшились осадки и повысилась засушливость климата. Такие условия были характерны для территории Советского Союза и Северной Америки. Потепление 30—40-х годов охватило не только северное, но и южное полушарие.

Таким образом, изменения климата в XX в. довольно четко прослеживались почти на всем земном шаре. В середине 40-х годов по причинам, которые до сих пор достоверно не выяснены, началось очередное похолодание климата. С некоторыми флюктуациями оно продолжается и поныне.