Ученые удивлены: прошлое нашей планеты отразилось на изменениях климата

Изменчивость климата зависит от природных и антропогенных факторов. Среди первых существует широкий диапазон временных масштабов — от миллионов (тектонические движения) до десятков лет (солнечная активность или вулканизм). Напротив, антропогенные факторы проявляются только в человеческом масштабе и гораздо более интенсивно в последние десятилетия индустриального периода.

Чем старше записи, тем труднее получить из них достоверную информацию, поскольку неопределенность возрастает, отчасти из-за самого климата, который ответственен за затмение или стирание сигналов, оставленных в прошлом. Таким образом, наиболее изученным периодом времени в палеоклиматологии является четвертичный период или примерно последние 2,6 миллиона лет.

Четвертичный период — это также геологический период, в течение которого распределение континентов и океанов, а также глобальная циркуляция атмосферы в наибольшей степени напоминают те, которые климатологи знают сегодня.

Лед, обнаруженный в полярных и высокогорных районах Земли, накапливался в течение различных ледниковых циклов, которые происходили в течение четвертичного периода. Сменяющие друг друга ледяные покровы хранят очень ценную информацию в течение очень длительных периодов времени и с разрешением, которое может достигать годового.

Маленькие пузырьки воздуха, которые задерживаются в ледяных массах во время их образования, представляют собой небольшие образцы состава атмосферы того времени. Например, ученые узнали концентрацию углекислого газа (co₂), которая была там в то время. Однако, несмотря на их потенциал для точной реконструкции длительных периодов времени, эти «архивы» находятся в очень отдаленных и труднодоступных районах, и, кроме того, их сохранение является очень деликатным и дорогостоящим делом.

Кораллы формируют свой скелет путем осаждения карбоната кальция, который хранит информацию о температурных условиях среды, в данном случае водной, в которой они были сформированы. Таким образом, хотя периоды времени, которые могут быть восстановлены с помощью этих файлов, относительно короткие (обычно менее тысячи лет), их разрешение может быть сезонным (примерно 1 год). Эти архивы обычно ограничены тропическими регионами.

Годичные кольца деревьев, вероятно, являются наиболее часто используемым архивом для палеоклиматических реконструкций за последнее тысячелетие. Это объясняется его превосходной точностью.

Рост годичных колец деревьев носит сезонный характер, что позволяет очень точно определить возраст находки. Кроме того, эти файлы очень чувствительны к изменениям окружающей среды и очень хорошо фиксируют погодные сигналы. Их непрерывность во времени и практически глобальное распространение также обусловливают их широкое использование.

Отложения как на морском дне, так и на дне озер являются прекрасными палеоклиматическими архивами. Они распространены по всей Земле, обычно представляют собой очень длинные последовательности во времени, достигающие сотен тысяч лет, а в некоторых случаях, например, в неоднородных отложениях (слоистость сезонного типа), их разрешение меньше годового. Эти данные изменяются под воздействием человека, и надежность их хронологии, хотя и улучшается, не всегда является такой точной, как хотелось бы.

К спелеотемам относятся сталактиты и сталагмиты, которые образуются в пещерах. Эти «архивы» позволяют получать климатические данные высокого разрешения за длительные периоды времени: десятки и сотни тысяч лет. Они также позволяют реконструировать климат в самых разных гидрологических условиях (от засушливых районов до районов с большим количеством осадков). Методы датирования обычно отличаются высокой надежностью, но они, как правило, содержат отрывочные данные. Кроме того, при обнаружении в пещерах может наблюдаться некоторое несоответствие между климатом на поверхности и тем, который зафиксирован внутри пещеры.

Исторические документы, такие как регистрационные журналы, приходские ведомости или сельскохозяйственные отчеты о цветении и сборе урожая, также полезны для реконструкции климата помимо инструментальных данных. Что делает эту информацию еще более интересной, так это разнообразие источников, хороший хронологический контроль и их точность.

Задача палеоклиматологов состоит в том, чтобы использовать различные данные и сравнивать их друг с другом, чтобы получить последовательную реконструкцию прошлого.