Палеоклиматология

Палеоклиматология — наука об истории изменений климата Земли.

Содержание

1 История науки
2 Методы
3 Основные положения
4 История эволюции климата

История науки

Палеоклиматическая реконструкция Альфреда Вегенера на время пермского и каменоугольного периодов. Показаны оледенения(Е), болота(К - уголь) и пустыни(S - соль, G гипс, W - песчаники пустынь), заштрихованы аридные климатические области.

Первые попытки палеоклиматического толкования ископаемых органических остатков принадлежат английскому физику и математику Р. Гуку, установившему в 1686г., что когда-то на Земле климат был более тёплым, и объяснившему этот факт изменением положения земной оси. Одним из основоположников учения об оледениях был Петр Кропоткин. Толчком к развитию П. послужило открытие и исследование в Европе следов четвертичного оледенения, которые стали главными объектами изучения палеоклиматологии. Однако сама наука ведёт начало лишь с 80-х гг. 19 века, когда в качестве показателей древних климатов начали использовать наряду с палеонтологическими данными литологические, которые в значительной степени зависят от климатических факторов и служат весьма ценными климатическими индикаторами: соль (аридный климат), бокситы и бобовая руда (чередование влажного и сухого тёплого климата), торф и каменный уголь, каолин (влажный климат), известняк (тёплый климат), ледниковые морены (холодный климат). Появляются монографии по истории древних климатов (французский учёный Э. Даке, 1915; немецкие - В. Кеппен и А. Вегенер, 1924; американский - К. Брукс, 1926; немецкий - М. Шварцбах, 1950), в которых развитие климата ставилось в зависимость от какого-либо одного фактора. Так, Брукс объяснял изменение климата палеогеографическими условиями, Кеппен и Вегенер - перемещением полюсов и дрейфом материков Шаблон:Nobr

Большой вклад в развитие палеоклиматологии как отдельной области знания сделал Альфред Вегенер. Он не только сделал много в деле создания палеоклиматических реконструкции, но и использовал их для восстановления расположения континентов и обоснования своей теории дрейфа материков - предтечи современной тектоники плит.

Мощнейшее развитие наука получила в конце 20-го, начале 21-го веков, в связи с возрастающей остротой проблеммы изменения климата. Её решение или хотя бы понимание происходящего невозможно без тщательного изучения истории климмата прошлых геологических эпох.

В конце 20-го века были проведены масштабные международные и междисциплинарные проекты по изучению климата. В их числе можно назвать бурение покровных ледников Антарктиды и Гренландии; бурение крупных континентальных озер с длительной ситорией осадконакопления: Байкала, Исык-Куля, Каспийского моря и некоторых других. В результате получено огромное количество новых данных о истории климата четвертичного и третичного периодов, однако создание климатической теории, объясняющей все факты далеко от завершения. В научном сообществе нет единства по самым основополагающим вопросам.

В арсенале палеоклиматологии множество самых разнообразных методов, но именно это разнообразие нередко и приводит к противоречивым результатам. Это позволило одному известному палеоклиматологу охартеризовать состояние науки следующим образом:
"Глубокоуважаемые коллеги! Я категорически настаиваю на том, что Земля круглая. (Легкий шум в зале.) Я настаиваю также на том, что Земля вертится, а ось ее вращения наклонена относительно плоскости эклиптики. Из этих трех обстоятельств следует, как вам должно быть известно из курса географии для шестого класса средней школы, существование экваториально-полярного температурного градиента, западного переноса в атмосфере и смены времен года. (Шум в зале сменяется полной тишиной) Так вот, обращаю ваше внимание на то, что в подавляющем большинстве из представленных здесь палеоклиматических реконструкций нарушается по меньшей мере одно из этих исходных условий..."

Методы

В палеоклиматологии используются разнообразные косвенные методы изучения истории климата. Изучение осадочных пород может многое рассказать о климате, в котором они образовались. Во время оледенений образуются морены, тиллиты, и породы с валунами, транспортированными ледниками. Когда ледник отступает, то на его обнаженном ложе начинаются ураганы, которые переносят огромные массы песка и пыли, отлагающиеся в виде лёссов.
В жарком климате пустынь формируются отложения песчаников и эвапоритов.

Биогеографические методы основаны на связи ареалов распространения живых организмов в зависимости от климата. Многие виды животных и растений могут жить только в узком диапазоне климатических условий, и по ареалам их распространения можно восстановить климатичесике зоны.

Существуют и минералогические признаки климата, так например минерал глауконит, выглядящий как зелёная глина, образуется только при температуре воды ниже 15° С и часто используется как индикатор в климатических реконструкция.

Оценка температуры вод древних морских бассейнов осуществляется с помощью количественных соотношений изотопов кислорода O¹⁸ и O¹⁶ в кальците раковин ископаемых беспозвоночных (белемнитов, фораминифер), а также соотношений Ca:Mg и Ca:Sr в карбонатных осадках и скелетах ископаемых организмов. Существенное значение также приобрёл палеомагнитный метод (см. Палеомагнетизм), позволяющий вычислить положение древних широт с использованием остаточной намагниченности некоторых вулканических и осадочных пород, содержащих ферромагнитные минералы (магнетит, гематит, титаномагнетит), приобретённой под влиянием магнитного поля Земли, существовавшего во время формирования этих пород.

Основные положения

В результате комплексного изучения геологических отложений ученые составляют палеоклиматические реконструкции: специальные карты, на которых на определенный момент геологического времени отображены климатические зоны. Такая карта может являться источником новой информации. Как было сказано выше, Альфред Вегенер использовал их для определения положения континентов. Также обобщение данных по всей Земле можно получить представление о глобально климате Земли на определенный момент геологического времени.

Палеоклиматологические исследование показывают, что климат на Земле неразрывно связан с историей её живых обителей, космическими факторами, как то: изменениям земной орбиты, падениями крупных метеоритов; геологическими событиями, типа крупных извержений, эпох горобразования, и перемещений континентов. При этом большинство этих факторов действуют совместно и одновременно и взаимно влияют друг на друга. Поэтому в большинстве случаев установив изменение климата не удается однозначно связать его с каким либо одним фактором, и событие объясняют комплексом факторов.

Поледнее время большую популярноть приобрели гипотезы, рассматривающие изменения климата как результат взаимодействия биосферы с атмосферой и другими оболочками земли. При этом больша роль отводится парниковым газам. Один из механизмов такого взаимодействия заключается в том, что бурное развитие жизни обедняет атмосферу углекислым газом и метаном, в результате чего парниковый эффект ослабляется и на планете наступает похолодание, влоть до начала ледникового периода. Современные геологические данные показывают, что ни одна из многочисленных гипотез не может до конца выяснить причины изменения климатов прошлого.

Значение палеоклиматологии состоит в том, что, изучая историю климатического развития Земли, она расширяет представления о протекавших в прошлом процессах выветривания и осадконакопления и об образовании связанных с ними месторождений полезных ископаемых, показывает условия существования растительности и животного мира в минувшие геологические эпохи, позволяет прогнозировать изменения климата в будущем.

История эволюции климата

См. также

Ссылки

История Земли и жизни на ней К. Ю. Еськов

de:Paläoklimatologie fi:Paleoklimatologia fr:Paléoclimatologie it:Paleoclimatologia nl:Paleoklimatologie pt:Paleoclimatologia