ФИЗИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ РИТМОВ ПЛЕЙСТОЦЕНА И ГОЛОЦЕНА. ПАРНИКОВЫЙ ЭФФЕКТ. ТЕРМОГАЛИННАЯ ЦИРКУЛЯЦИЯ. ОРБИТАЛЬНАЯ ПЕРИОДИЧНОСТЬ КЛИМАТИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ.

Окончание предыдущей главы было посвящено крупным гипотезам климатических ритмов, обобщавшим знания климатологов и палеогеографов первой половины и середины XX века. За последние несколько десятилетий была существенно уточнена и дополнена хронология ритмических явлений плейстоцена. Хотя до сих пор нет однозначного решения проблемы причин возникновения и исчезновения плейстоценовых ледниковых покровов, были созданы новые модели событий плейстоцена, а некоторые прежние гипотезы были пересмотрены. В последние десятилетия XX века и в начале XXI века внимание большинства ученых было приковано к проблеме глобального потепления, наблюдавшегося в этот период Основная проблема, не разрешенная окончательно и к настоящему моменту- является ли потепление последнего столетия следствием антропогенного воздействия, либо оно лишь часть естественных климатических колебаний, возможно, имеющих ритмическую природу.

Представления ряда ученых об антропогенном воздействии на климат во многом связано с теорией парникового эффекта. Еще в XIX веке Тиндал [1] указал, что, поскольку атмосферная углекислота наряду с водным паром поглощает длинноволновое излучение в атмосфере, изменения концентрации углекислоты могут привести к изменениям климата. Позже Аррениус [2] и Чамберлин [3] предположили, что изменения количества СО₂ могли быть причиной четвертичных оледенений. По оценкам Аррениуса увеличение количества CO₂ в 2,5 раза повышает температуру воздуха на 8-9°С, а уменьшение количества СО₂ на 38-45% снижает температуру на 4-5°С. Аррениус предполагал, что в прошлом концентрация углекислого газа изменялась в широких пределах. Чамберлин, исследовавший в основном геологический аспект проблемы связывал изменение поступления СО₂ из литосферы с уровнем вулканической активности, а также с увеличением в процессе выветривания поверхности выветриваемых пород, за счет чего возрастал расход углекислого газа на Чамберлин предположил, что оледенения возникали в результате интенсивного процесса горообразования и поднятия уровня материков, что приводило к увеличению базиса эрозии, росту поверхности выветриваемых пород и снижению концентрации CO₂ в атмосфере.

В дальнейшем, однако, оказалось, что в полосе поглощения радиации углекислым газом (13-17 мкм) происходит заметное поглощение радиации водяным паром, что уменьшает влияние концентрации СО₂ на термический режим. Поэтому в более поздних расчетах Коллендера [4] удвоение количества CO₂ повышает температуру воздуха на 2°С, причем влияние изменения концентрации на температуру уменьшается с ростом концентрации СО₂. Мёллер [5] обратил внимание, что увеличение абсолютной влажности при росте температуры усиливает поглощение длинноволновой радиации. По его данным удвоение концентрации CO₂ при постоянной абсолютной влажности воздуха составляет 1,5°С, тогда как при постоянной относительной влажности воздуха эта величина возрастает в несколько раз.

Манабе и Везеролд [6], в отличие от Мёллера учитывали не только тепловой баланс земной поверхности, но и всей атмосферы в целом нашли, что для средних условий облачности удвоение концентрации углекислого газа при постоянной относительной влажности воздуха увеличивает температуру у земной поверхности на 2,4°С, а уменьшение существующей концентрации в два раза снижает температуру воздуха на 2,3°С. Позднее [7] эти же авторы, на основании учета в своей модели теплообмена в океанах и на континентах и влияние снежно-ледяного покрова вычислили, что увеличение концентрации СО₂ в 2 раза повышает среднюю температуру воздуха у земной поверхности на 2,9°С.

Формирование представлений о «парниковом эффекте», как важнейшей причине изменений крупномасштабных изменений климата во многом связано с работами академика М.И. Будыко, основателя современной физической климатологии. М.И. Будыко (8,9) исследовал эволюцию химического состава атмосферы в фанерозое. В результате был сделан вывод о том, что снижение концентрации CO₂ привело к похолоданию, начавшемуся в мезезое и продолжавшемуся в кайнозое.

В главе 6 упоминалось, что изменения орбитальных параметров Земли могли оказывать решающее воздействие на возникновение ледниковых эпох и межледниковий лишь при условии высокой чувствительности климатической системы, возможной на фоне низких температур. Само же похолодание, обусловившее эту чувствительность, должно было вызываться каким-то другим, вероятно независимым фактором. Таким фактором могли бы служить изменения концентрации углекислого газа. Но как именно реагирует климат на эти изменения? Будыко (1977, а) сравнил среднюю температуру воздуха северного полушария за два интервала: 1881-1890 и 1961-1970 гг, сделав допущение примерно одинаковой прозрачности атмосферы и зависимости роста температуры именно от концентрации СО₂. Из расчетов изменения массы атмосфере следует, что во втором из интервалов времени она была на 10% выше, чем в первом. Средняя температура воздуха во втором интервале была выше, чем в первом на 0,5°С.

Сопоставление данных об эволюции газового состава атмосферы в прошлом с палеоклиматическими картами В.М. Синицина (10 ) позволило М.И. Будыко построить эмпирическую зависимость разности температур от концентрации углекислого газа по точкамс, относящимся к различным отделам третичного периода, включая точку для современной эпохи (рис. 2.4.1)

Рисунок 2.4.1. Влияние углекислого газа на температуру в неогене (10 ).

Исследования М.И. Будыко и других ученых подтвердили, что наиболее теплые эпохи Земли, соответствовавшие неледниковому режиму характеризовались концентрацией углекислого газа в 5-6 раз превосходящей современные значения, в то время как для ледникового климата характерны концентрации не более чем в 2-3 раза превышающие нынешние. Однако наряду с долгопериодными (10⁵-10⁷ лет) колебаниями концентрации СО₂ в природе существуют и сравнительно короткопериодные (примерно 10³-10² лет), проявляющиеся в смене ледниковых и межледниковых климатов. Первые данные о колебаниях содержания CO₂ в позднем плейстоцене были получены в конце 70-х-начале 80-х годов при анализе газового состава пузырьков воздуха, сохранившихся в континентальных льдах Гренландии и Антарктиды (11, 12 ). Согласно этим исследованиям во время максимума вюрмского оледенения концентрация СО₂ в атмосфере составляла около 180-200 млн^-1, повышаясь до 280-290 млн^-1 во время межледниковий. Помимо СО₂ колебание испытывала концентрация другого парникового газа, метана. По данным станции Восток, концентрация метана снижалась до 0,350 млн^-1 (по объему) во время максимума вюрмского оледенения и возрастала до 0,650 млн^-1 (по объему) во время рисс-вюрмского межледниковья. (13 ) Соответственно, напрашивается вывод о ритмических изменениях концентрации парниковых газов, как причины смены оледенений и межледниковий. Восстановленные по ледниковым кернам ряды температур хорошо коррелировались с данными о колебаниях концентрации углекислоты, при этом показывая высокую степень синхронности между северным и южным полушариями. Последнее обстоятельство противоречит астрономической теории плейстоценовых колебаний климата.

Поскольку антропогенное влияние проявилось лишь в последние несколько сот лет, очевидно, что предшествовавшие колебания концентрации парниковых газов (к которым, помимо СО₂ относится метан CH₄) были вызваны естественными причинами. По мнению большинства ученых эти естественные колебания были вызваны изменениями биологической продуктивности океана из-за изменений скорости биологической продуктивности океана из-за изменения скорости глубинной циркуляции, расширения или сужения зон интенсивного апвеллинга, изменения скорости поверхностной циркуляции в приантарктических водах. [14]. Увеличение же количества метана в теплые эпохи плейстоцена связано, возможно, с расширением площадей переувлажненных и болотистых территорий.

Итак, получается, что хотя изменения концентрации парниковых газов могли увеличивать амплитуду температур между межледниковьями и оледенениями, сами они едва ли могли являться причиной изменения климатических тенденций.

В то же время связь колебаний климата и парникового эффекта с концентрацией углекислоты достаточно сложна и неоднозначна. Так, например, В.А. Дергачев ( 15) признавая неоспоримым факт увеличения концентрации CO₂ с началом антропогенной деятельности (с 1958 г. менее чем за 30 последующих лет концентрация СО₂ в земной атмосфере возросла примерно на 12%, а за два последних столетия почти на 30%) и рост температуры за этот период (за XX век температура возросла примерно на 0,5 °С [2]) отмечает, что большая часть наземных метеостанций расположена в северном полушарии, которое в наибольшей степени подвержено антропогенному воздействию. В то же время есть данные, показывающие, что колебания приземной температуры в двух полушариях резко отличаются друг от друга. В то же время колебания температуры на высоте 5 км, полученные с помощью спутниковых данных (точностью не хуже 0,01°С) не показывают столь существенных различий в колебаниях температур различных полушарий. Более того, согласно этим данным нельзя говорить о глобальной тенденции увеличения температуры. При этом оба набора данных, как видно из результатов вычитания температур северного полушария из температур южного, имеют высокую степень корреляции (рис). По-видимому, приземные условия требуют дополнительной калибровки.

Второй аргумент, приводимый В.А. Дергачевым – отсутствие четкого соответствия между концентрацией СO₂ и термическими условиями прошлого. Так R.A.Berner [15] на основании изотопных и геохимических данных, относящихся к 100-200 млн. лет назад что атмосферный уровень СО₂ превышал современный в 8 раз, а климат был хотя и теплее современного, но значительно меньше, чем дают расчеты в рамках глобальных климатических моделей. А за последние 3-3,5 млн. лет содержание СО₂ было примерно таким же, как и сейчас [4], тогда как температура, в среднем, была значительно выше [5].

Представляет интерес проследить чередование потеплений и похолоданий в течение последнего ледникового периода с изменениями уровня атмосферной концентрации CO₂, установленной по составу воздуха, извлеченного из пузырьков в кернах полярных льдов. Сопоставление колебаний температуры с флуктуациями в концентрации углекислоты в течение последних 160000 лет [6] показывают (рис 2.4.2) хорошее согласие между обеими кривыми. Однако, несмотря на наблюдаемое визуальное согласие, температурные изменения оказываются много большими, чем можно было бы ожидать при подобном изменении углекислого газа (менее 50% от максимума к минимуму). При этом при огромном темпе увеличения концентрации СО₂ за последние 200 лет на 30% зарегистрированное приземными станциями изменение температуры не превышает 0,5°С. Из рис. 2.4.2 также видно, что имеют место быстрые изменения температуры на несколько градусов при небольших изменениях атмосферной концентрации СО_2. Более тонкий анализ показывает, что флуктуации СО₂ отстают от от флуктуаций в температуре и никогда не предшествует им. Возможно, оба явления являются следствием изменения некого третьего параметра.

Рисунок 2.4.2. Колебания температуры и изменения концентрации углекислого газа в атмосфере за последние 160 тыс. лет. [15].

А. Дергачев, основываясь на анализе ледниковых кернов Гренландии и Антарктиды выделяет ритм, продолжительностью 100-120 тыс. лет как доминирующий в плейстоцене, определяющий чередование оледенений- межледниковий. При этом примечательно, что климатические условия вблизи 120 тыс. л.н., реконструированные по палинологическим данным были почти подобными современным, в особенности в отношении температуры [7]. По мнению В.А. Дергачева и В.Ф. Чистякова это может быть связано с наличием долговременного цикла солнечной активности. Примечательно, что последние 10 тыс. лет примерно совпадают с периодом увеличенного потока солнечных космических лучей в рамках этого ритма. Те же авторы также упоминают о существовании 25-тысячелетней периодичности в изменении прихода галактических солнечных лучей с максимумами 11, 35 и 60 тыс. лет назад. Авторы связывают эти периоды с эпохами ослабления модулирующего действия Солнца.

Климатические колебания большей продолжительности, как показывают новейшие исследования , имеют четко выраженный глобальный характер и заставляют вновь вспомнить о ритмах Миланковича. Вообще первые фактические подтверждения того, что ритмы Миланковича оказывают влияние на изменения климата были получены в 1976 г, когда американский геофизик Дж. Д.Хейс (J.D.Hays) с коллегами смог представить строгие доказательства — длинные колонки грунта, поднятые в различных точках Мирового океана. Спектральный анализ изотопно-кислородных (ИК) данных глубоководных колонок Индийского океана выявил наличие орбитальных периодичностей — около 100, 42 и 23 тысяч лет — в глобальных климатических изменениях последних 500 тыс. лет.. Тогда-то и подтвердилось влияние на климат прецессии, изменения наклона орбиты и ее 100-тысячелетнего эксцентриситета, причем было установлено, что эффект прецессии и наклона орбиты довольно слабы, зато нелинейная реакция на эксцентриситет весьма значительна.

За прошедшую затем четверть века были получены доказательства, что изменения в орбитальном движении Земли сильно влияют на климатические условия в тропиках, особенно на муссоны; что количество атмосферных газов, в том числе СO₂ и СН₄, заключенных в ледниках, тоже зависит от астрономических циклов; все математические модели, описывающие динамику льда на Земле за четвертичный период, начавшийся 1.8 млн лет назад, требуют, чтобы происходили перепады количества CO₂ в атмосфере.

Так спектральный анализ ледниковых колонок Антарктиды и Гренландии за период последнего оледенения и голоцена показывает повсеместное наличие колебаний с отчетливыми частотностями 41тыс. лет (наклон эклиптики), 23 тыс. лет и 19 тыс. лет (прецессия равноденствия) [16]. Прецессия оказывает влияние на азиатский муссон [17], что в свою очередь воздействует на арктическую циркуляцию. Одновременно активизация антарктического циркумполярного вихря уменьшает меридиональный приток тепла к Антарктиде (18 ).

Сопоставление данных гренландских и антарктических кернов с целью выявления периодичности глобальных изменений климата возможно только в пределах последнего ледникового цикла и отчасти рисс-вюрмского межледниковья. Более продолжительные ряды данных по Гренландии на данный момент отсутствуют, тогда как в Антарктиде в последние годы получены данные по ледниковому куполу С, охватывающие последние 740 тыс. лет [19]. Хорошо согласующиеся с информацией ледниковых кернов данные по глубоководным осадкам подтверждают глобальный характер климатических колебаний периодом десятки и более тысяч лет, а также позволяют охватить весь плейстоцен.

Согласно всем этим данным, климат последних 500 тыс. лет подчинялся чрезвычайно сильно выраженной цикличности с периодом около 100 тыс. лет. В более древний период плейстоцена, ранее 1 млн. лет, напротив, доминировали циклы с периодом около 41 тыс. лет. эпоха от 500 тыс. лет назад до 1 млн. лет назад являлась переходной - оба ритма проявлялись примерно в равной степени, а амплитуда климатических колебаний была меньше [19].

Среди наиболее важных климатических событий плейстоцена особенно выделяются два временных рубежа. Один из них –так называемая «среднеплейстоценовая революция» (mid-Pleistocene revolution (MPR)), около 900 тыс. лет назад, когда произошло увеличение глобального объема ледников, а доминирующий ритм сменился с 41-тысячелетнего на 100-тысячелетний. Другой важный рубеж – событие середины Брюнеса (the mid-Bruhnes event (MBE)) , имевшее место около 430 тыс. В этот период произошло дальнейшее увеличение амплитуды колебаний объема льда и усиление доминирования 100-тысячелетнего ритма. С этого момента в последующем проявилось 4 таких цикла (т.е. 4 ледниковья и 4 межледниковья с большой амплитудой изменений климата и объема и размеров ледников).

Согласно данным , полученным по глубоководным осадкам в Южной Атлантике [20], климат доMPRхарактеризовался низкими и относительно стабильными летними температурами, между MPRи MBE амплитуда вариаций увеличилась, а после MBE она еще более резко возросла. В целом, в предшествовавший MBE период минимумы были менее холодными, а максимумы намного менее теплыми, чем в последующий период. С другой стороны, интергляциалы до MBEзанимали намного большую часть каждого ледниково-межледникового цикла Резко возросшая амплитуда климатических изменений после MBEподтвержденаизотопными данными по северному полушарию (отложениям кальцита в Дэвилс-Хоул, штат Невада [21]).

Изотопные кривые, полученные по океаническим осадкам позволяют заглянуть значительно дальше в прошлое, чем кривые, полученные по ледниковым кернам. Так, например, в работе [22] приводятся данные за последние 2,5 млн. лет, колебания содержания изотопа δ¹⁸O в глубоководных осадках соответствуют изменениям объема ледников Земли. Спектральный анализ этих данных показывает, наряду с уже упомянутыми орбитальными циклами, наличие 250-350-тысячелетней цикличности. При этом подтверждаются рост амплитуды колебаний объема ледников от раннего плейстоцена к позднему. Так в период последних 450 тыс. лет вариации максимума δ¹⁸O в дав раза превышает аналогичную для периода с преобладанием 41-тысячелетней цикличности. Что же касается соотношений в амплитуде различных орбитальных ритмов, то за последние 350 тыс. лет [22] для ритма изменений эксцентриситета (100 тыс. лет) она соответствует 0,54, для ритма изменения наклона земной оси (40 тыс. лет) - 0,46 , для рнтма прецессии (23 тыс. лет) – 0,37.

Примечательно, что орбитальная прецессия, по-видимому, является относительно молодым явлением. По крайней мере в период преобладания 41-тысячелетней цикличности (2,5 млн. лет назад-0,9 млн. лет назад) вариации продолжительностью 23 тыс. лет не обнаруживаются. Это подтверждается астрономическими расчетами вплоть до 20 млн. лет назад [23]. Возможно , причиной появления прецессии служит относительно недавнее формирование экваториального избытка вещества земли и ее сплюснутости у полюсов.

Итак, несомненным является проявление в климатических изменениях плейстоцена орбитальных ритмов. Также очевидна перестройка по ходу плейстоцена, в ходе которой, с одной стороны изменения эксцентриситета стали оказывать большее влияние, чем изменения наклона земной оси, а амплитуда изменений климата и оледенения значительно возросла. С другой стороны, непосредственный термический эффект изменений орбитальных параметров незначителен. Вероятно, в условиях нестабильного глобального климата достаточно малого воздействия, чтобы вывести всю систему из равновесия. В таком случае, воздействия изменений орбитальных параметров можно отнести к триггерным или сигнальным, запускающим весь механизм ледниково-межледникового цикла. Возможно, связанные с начальным похолоданием или потеплением изменения альбедо и концентрации парниковых газов являются причинами усиления этих, первоначально незначительных климатических изменений. Впрочем, в данной области пока лишь догадки и предположения. Также открытым остается вопрос о ведущей роли полушарий Земли, т.е. какое из полушарий дирижирует похолоданиями и потеплениями. Ясно лишь, что связь между полушариями во многом осуществляется через циркуляцию вод Атлантического океана.

Что же касается старинной проблемы объяснения совпадения ледниковых эпох с колебаниями орбитальных параметров лишь в плейстоцене, то в работе [22] высказано предположение, что окончательным толчком к росту оледенения в северном полушарии послужило прогрессирующее увеличение амплитуды наклоны земной оси в период между 3,1 и 2,5 млн. лет назад.

Примечательно, что среди орбитальных ритмов можно выделить и более продолжительные, чем 100-тысячелетний ритм, в частности ритм продолжительностью около 400 тыс. лет. Впрочем, природа этого Рита оценивается разными исследователями по-разному. В 1968 году В.А. Зубаков опубликовал гипотезу «большого ритма увлажненности материков длительностью 370-380 тыс. лет [24], названного звеном. Позже он был сопоставлен с ритмом эксцентриситета в 425 лет, выделенным Ш.Г. Шараф [25]. Еще позже бельгийский астроном А. Берже (26 ) определил его длительность в 413 тыс. лет. Проведя расчет всех орбитальных ритмов за 500 млн. лет А. Берже и др. [27] нашли, что ритмы эксцентриситета являются единственными из ритмов Миланковича, длительность которых на протяжении фанерозоя не менялась. По данным А.В. Шабельникова (устное сообщение) 370 тыс. лет – это время обращения Солнечной системы вокруг местного центра звезд в нашей галактике.

Таким образом, звеньевой ритм представляет собой либо цикл обращения вокруг местного звездного центра, либо интерференцию его с циклом эксцентриситета. При этом все хронозоны общей стратиграфической шкалы кратны звеньевому ритму. Насколько этот ритм проявлялся в периодичности климатических событий плейстоцена еще предстоит выяснить.

С другой стороны, в сопоставлении ритмов Миланковича с выявленной картиной климатических изменений сохраняется ряд противоречий, высказанных рядом авторов (28; 29; 30; 31; 32; 33, 34; 35, 36, 37):

1. Климатическая цикличность хрона Брюнес определяется в первую очередь 100-тысячелетней периодичностью, связываемой с вариациями эксцентриситета, непосредственное влияние которых не учитывается в теории Миланковича.

2. Количество оледенений и их датировки расходятся в целом с аналогичными характеристиками оледенений, выделяемых Миланковичем при использовании инсоляционной диаграммы, рассчитанной им для 65°с.ш.

3. Оледенения, согласно эмпирическим данным, приходятся на минимальные значения эксцентриситета, тогда как в теории Миланковича они в основном связаны с максимальными его значениями.

4. Глобальные климатические изменения синхронны в обоих полушариях (по крайней мере для максимума последнего оледенения и оптимума голоцена), а рассчитанные Миланковичем инсоляционные кривые для 65° южной и северной широты дают расхождения не менее 5 тысяч лет для времени минимума и максимума инсоляции (около 25 и 11 тыс. лет назад), соответствующих этим климатичесим событиям.

5. Около миллиона лет назад произошла смена основного периода климатической цикличности от 41 тыс. лет к 100 тыс. лет, тогда как по теории Миланковича этого быть не должно, поскольку периоды вариаций орбитальных элементов не менялись существенно в это время.

Одним из возможных решений вышеуказанных проблем может служить орбитальная теория палеоклимата, предложенная В.А. Большаковым (36, 37). Во-первых, он обратил внимание на то, что придавая палеоклиматическую значимость вычисленным количественным изменениям инсоляции, Миланкович не учитывал их качественных различий. Эти различия связаны с тем, что (см. ниже) вариации эксцентриситета изменяют среднегодовую инсоляцию Земли в целом, тогда как вариации наклона земной оси и прецессия приводят лишь к перераспределению инсоляции по поверхности Земли (по широтам) и по сезонам года.

Этот недостаток привел к другому существенному дефекту теории Миланковича: использованию для палеоклиматических интерпретаций расчетов радиации для отдельных калорических полугодий и географических широт. Реально, инсоляция влияет на глобальный климат не только в течении одного полугодия или только на определенной широте. К тому же изменения связанных с прецессией зимней и летней инсоляции противофазны, так же как и обусловленные колебаниями угла наклона земной оси вариации инсоляции высоких и низких широт, т.е. во многом компенсируют друг друга. более доказательным было бы построение палеоклиматической кривой, отражающей глобальные колебания климата плейстоцена и согласующейся с эмпирическими данными. Большаков предложил упрощенный способ построения палеоклиматической кривой. Он основан на общих механизмах климатического влияния вариаций отдельных орбитальных элементов, теоретических расчетах этих вариаций, проведенных Берже и Лутр [38], и на иной, чем у Миланковича, оценке климатической значимости вариаций орбитальных элементов.

При построения палеоклиматической кривой изменения орбитальных элементов во времени изображаются на графиках так, чтобы их минимумы соответствовали похолоданиям. Поскольку они имеют разные амплитуды изменений, их необходимо нормализовать, в результате каждая из нормализованных кривых вариаций орбитальных параметров будет заключена в пределах ± 1 по оси ординат. Кроме этого, необходимо ввести коэффициенты климатической значимости (ККЗ) вариаций ОЭ. Это обусловлено тем, что, как следует из эмпирических данных, климатические циклы, связываемые с вариациями отдельных орбитальных элементов, имеют разное значение в течение последнего миллиона лет. Эксцентриситетной кривой присваивался наибольший ККЗ = 1. Другие ККЗ находились путем подбора так, чтобы получаемая суммарная кривая, названная орбитально-климатической диаграммой (ОКД) наиболее соответствовала имеющимся ИК записям глубоководных осадков. ОКД для соотношения ККЗ эксцентриситета, угла наклона земной оси и климатической прецессии, соответственно, 1:0,7:0,55 и ее сравнение с ИК данными. Условно было принято пороговое значение ΔP = -0,5, расположенные ниже него участки кривой трактовались как оледенения. Из рисунка видно, что на диаграмме можно выделить все, кроме одного, соответствующего ИК стадии 6, оледенения и, значит, соответствующие межледниковья. Более того, изображение ряда стадий, выделяемых на ОКД, даже визуально хорошо соответствует их аналогам на ИК кривой. Как полагает в.А. Большаков, ОКД можно считать тем недостающим звеном, которое завершает обоснование определяющего влияния вариаций орбитальных элементов на колебания климата в плейстоцене.

Рисунок 2.4.4.а) Орбитально-климатическая диаграмма (ОКД), построенная для коэффициентов климатической значимости 1:0,7:0,55.

Затушеванные участки ОКД, удовлетворяющие условию ΔР <-0,5, интерпретируются как соответствующие наиболее вероятным оледенениям.Цифры у затушеванных участков соответствуют холодным изотопно-кислородным (ИК) стадиям. б) Сравнение ОКД (штриховая линия)с ИК кривой Шеклтона [Shackleton, 1995]. Цифры у ИК кривой соответствуют номерам ИК стадий (четные — оледенения, нечетные — межледниковья). По горизонтальной оси — время в тысячах лет до НВ

В заключении обзора научных представлений о ритмах голоцена и плейстоцена и их проявлении в климате земли, хотелось бы остановиться на так называемой гипотезе множественности состояний климатической системы. Суть ее состоит в следующем. Нелинейность климатической системы и ее многоярусность, сложность и наличие системы взаимодействий различных масштабов приводит к существованию нескольких устойчивых ее состояний. В простейшем случае, выход системы за пределы ее устойчивого состояния может привести ее, например, в два состояния, устойчивых в другой системе. перейдя в одно из них система выбирает траекторию, по которой следует до следующего ветвления. Процесс может “переключиться” на другую устойчивую ветвь. Например, при наличии двух .устойчивых состояний (в плейстоцене это ледниковый и межледниковый режимы климата) может иметь место параметрический резонанс в системе, когда воздействие некоторой частоты внешнего возмущения вызывает последовательный циклический перебор обоих возможных состояний. Переход из одного состояния в другое осуществляется достаточно быстро, что хорошо видно на протяжении всего плейстоцена. Это, во многом, объясняет чрезвычайную резкость дриасовых колебаний климата, которые, возможно, представляют собой внутренние колебания климатической системы между двумя устойчивыми состояниями. Насколько устойчиво нынешнее состояние климатической системы Земли и какие изменения могут ожидать ее в будущем мы поговорим в последней главе.
Литература.

1.Tyndall I. On the absjrption and radiation of heat by gases and vapour and on the physical connection of radiation absorption and conduction.- Philosophical Mag., 1861, v. 22, N 144, p. 167-194, 273-285.

2. Arrenius S. On the influence of thr carbonic acid in the air upon the temperature of ground.-Philos. Mag., 1896, v. 41, p. 237-275.

3. Chaberlin T.C. An attempt to frame a working hypothesis of the cause of the glacial periods on an atmospheric basis. – J. Geology, 1899, v. 7, p. 545-584.

4. Callendar G.S. The artificial production of carbon dioxide and its influence on temperature. – Quart. J. Roy. Met. Soc., 1938, v. 64, N 27 p. 223-240.

5. Möller f. On the influence of changes in the CO₂ concentration in the air on the radiation balance at the Earth’s surface and on climate. – J. Geophys. Res., 1963, v. 68, №13б p. 3877-3896.

6. Manabe S., Wethergald R.T. Thermal equilibrium of the atmosphere with a given distribution of relative humidity. – J. Atm. Sci., 1967, v. 24, №3б p. 241-259.

7. Manabe S., Wetherland R. T. The effect of doubling the CO₂ concentration on the climate of a general circulation model. – J. Atm. Sci., 1975, v. 32, №1, p. 3-15.

8. Будыко М.И. Глобальная экология. М.. 1977. 328 с.

9. Будыко М.И., Ронов А.Б. Эволюция атмосферы в фанерозое. – Геохимия, 1979, №5, с. 643-653.

10. Синицин В.М. Древние климаты Евразии. Ч. I. Палеоген и неоген. – Л.: Изд-во ЛГУ, 1965.-267 с.

11. Котляков В.М., Гордиенко Ф.Г. Изотопная и геохимическая гляциология.-Л. 1982 -288

12. Barnola J.M. et al. Vostok ice core provides 160,000 years of atmospheric СО₂. Nature, 1987, v. 329, p. 408-414.

13. Chappelaz J. et al. Ice-core record of atmospheric methane over the past 160,000 years.- Nature, 1990, v. 345, N 6271, p. 127-131.

14. Лапенис А.Г. Биодинамический механизм изменения атмосферного СО₂. – Геохимияб 1988, №6б Сю 794-799.

15. Дергачев В.А. «О крупномасштабных природных процессах» Изв. РГО, 1998, Т. 130. вып. 6

16. P. Yiou, K. Fuhrer, L.D. Meeker, J. Jouzel, Paleoclimatic variability inferred from the spectral analysis of Greenland and Antarctic ice-core data. Journal of geographical research. Vol. 2, NO. C12, p. 26,441-26,454. 1997.

17. .Kutzbach J.E., Guetter P.J. The sensitivity of monsoon climates to orbital parameter changes for 9000 years B.P.: Experiments with the NCAR general circulation model, in Milankovitch and Climate edited by A.Berger et. Al., pp.801-820, norwell, Mass., 1984.

18. Imbrie, J., ey al. , On the structure and origin of major glaciations cycles, 1, Linear responses to Milankovitch forcing, Paleoceanography, 7, 701-738, 1992.

19. Epica community members. Eight glacial cycles from an Antarctic ice core. Nature, vol. 429, 2004.

20. Becquey S., Gersonde R. Past hydrographic and climatic changes in the Subantarctic Zone of the South Atlantic – The Pleistocene record from ODP Site 1090, Palaeoclimatol. Palaeoecol. 182, 221-239. 2002.

21. Winograd I.I. et al. Continuous 500,000-year climate record from vein calcite in Devils-hole, Nevada. Science 258, 255-260. 1992.

22. J. Servant. The 100kyr cycle of deglaciation during the last 450 kyr: a new interpretation of oceanic and ice core data./ Global and Planetary Change 29. 2001. p. 121-133.

23. Laskar J., Joutel F., Boudin F. Orbital precession and insolation quantities for the Earth from -20 Myr to +10 Myr. Astronomical Astrophy 270, p. 522-533.

24. Зубаков В.А. Звеньевой ритм 413 тыс. лет в истории Понто-Каспия. Изв. РГО. 1998. Т. 130. вып. 6

25. Шараф Ш.Г. Астрономический календарь // Геохронология СССР. Т. 3. Л.: Недра, 1974. С. 258-266

26. Berger A. Spectrum of climatic variation and their caused mechanisms // Geophys. Surv. 1979. Vol. 3. P. 351-402.

27. Berger A. et al. (eds.) Milankovitch and climate. Understanding the response to astronomical

forcing

28. Шварцбах М. Климаты прошлого: Введение в палеоклиматологию. — М.: ИЛ, 1955. — 283.

29. Kukla G. Missing link between Milankovitch and climate // Nature. — 1995. — V. 253. — P. 600-603.

30. Hays J. D. Imbrie J. and Shackleton N. Variation in the Earth’s orbit: Pacemaker of the ice ages // Science. — 1976. — V.194. — P. 1121-1132.

31. . Berger A. Theorie astronomique des paleoclimate, une nouvelle approche // Bull. Soc. Belge Geologie. — 1978. — V. 87. — P. 9-25.

32. Broecker W.S. and Denton G.H. The role of ocean-atmosphere reorganizations in glacial cycles // Geochim. et Cosmochim. Acta. — 1989. — V. 53. — P. 2465-2501.

33. Imbrie J., Berger .,Boyle A. Et al. On the structure and origin of major glaciation cycles. 2.The 100,000-year cycle //Paleoceanography. — 1993. — V. 8. — P. 699-735.

34. Clark P., Alley R., Pollard D. Northen Hemisphere ice-sheet influences on Global Climate Change // Science. — 1999. — V. 286. - P.1104-1111.

35. Elkibbi M., Rial J. An outsiders review of the astronomical theory of the climate: is the eccentricity-driven insolation the main driver of the ice ages? // Earth-Science Reviews. — 2001. — V. 56. — P. 161-177.

36. Большаков В.А. Теория М. Миланковича — новая концепция // Изв. РАН. Сер. Географическая. -2000а. -№ 1. — С.20-30.

37. Большаков В. А. Новая концепция астрономической теории палеоклимата: шаг вперед, после двух шагов назад // Физика Земли. — 2001. — № 11. — С. 50-61

38. Berger A. Loutre M.F. Insolation values for the climate of the last 10 million years // Quat. Sci. Rev. — 1991. — V. 10. — P. 297-317.