Причины и механизм образования и распада древних оледенений: от теории — к практике

В.В. Бутвиловский

Кузбасская государственная педагогическая академия, Россия, Лейбниц-Институт полимерных исследований, ФРГ

Следы древних оледенений и ледниковые периоды как особые явления геологического развития Земли были открыты французским естествоиспытателем Жаном де Шарпантье в 30-х годах XIX столетия. Однако проблемы причин, условий и следствий глобальных изменений климата, ведущих к возникновению и распаду региональных оледенений и вечной мерзлоты, продолжают быть актуальными. Более того, в настоящее время, которое официально считается временем глобальных и радикальных климатических перемен, они приобрели особую остроту. Именно сейчас оценки природных состояний, явлений, тенденций стали спекулятивным экономическим феноменом, и вокруг них, образно говоря, «крутятся» огромные деньги. А где деньги и жажда наживы – там остается немного места здравому смыслу. В процесс научных исследований вмешались капиталисты и лоббированные политики, сделав их инструментом для достижения своих целей. Поощряются не объективность, а спекулятивность, тенденциозность и околонаучный экстремизм. Обывателю навязывают восприятие развития природы как череду катастрофических событий, в которых вроде как виноват сам род человеческий, вызывая тем самым страх перед будущим и готовность раскошелиться на «мероприятия», якобы противодействующие грядущим катастрофам. Таковыми, к примеру, являются: «озоновые дыры», про которые уже благополучно забыли; падения астероидов, которые пока ну никак не предотвратить; глобальное потепление, которое в моде сейчас; глобальное похолодание, которое войдет в моду скоро и т.д.

Я не собираюсь умалять возможность и негативные последствия природных изменений или катастрофических явлений. Однако их возможность, уникальность и масштабы целесообразно оценивать более объективно, как и возможности человека избежать катастроф или приспособиться к природным изменениям. Рассмотрим это на примере древних похолоданий и потеплений климата. Пожалуй, одними из самых резких, мощных и глобальных изменений природной обстановки являлись ледниковые эпохи, когда в течение буквально нескольких столетий или даже десятилетий происходили понижения или повышения средних, минимальных и максимальных температур на 15-20 градусов, увлажнения (снежности) или иссушения климата – в несколько раз. Это обуславливало геологически мгновенное и кардинальное изменение ландшафтных обстановок и обычно сопровождалось различными экстремальными природными явлениями (ливнями, снегопадами, ураганами, катастрофическими наводнениями, пыльными бурями, землетрясениями, обвалами, вулканическими извержениями и т.д.). Информация об этом, в том числе и по региону юга Западной Сибири, сжато и целенаправлено обобщена в монографии В.В. Бутвиловского (1993), к которой и отсылаю читателя. Немного подробнее следует рассмотреть причины и механизм развития ледниковых периодов и эпох.

Выдвигаются самые разнообразные гипотезы становления ледниковых периодов: горизонтальные и вертикальные перемещения земной коры, вулканизм, горообразование, падение крупных астероидов, прохождения солнечной системы через космические пылевые туманности, увеличение радиуса Земли, изменения в недрах Земли, геохимические изменения, колебания уровня океана, изменения океанических течений, параметров земной орбиты, солнечной инсоляции, состава атмосферы (углекислый газ, метан), возможности саморазвития оледенений и их автоколебания или, наоборот, образование оледенений за счет случайных обстоятельств. Анализ этих гипотез представлен нами в геологическом отчете (Бутвиловский и др., 1996), где подчеркивается, что несмотря на влияние этих факторов на климат, они по отдельности не способны обусловить образование и ритмичную последовательность мощных материковых оледенений, которые реконструируются по геолого-геоморфологическим данным.

К примеру, Н.М. Сватков (1964) считает запыленность атмосферы вулканами главным фактором, приводящим к возникновению оледенений. Причину усиления вулканизма он видит в изменении силы гравитационного поля в ходе периодического обращения солнечной системы вокруг центра галактики. Но И.В. Мелекесцев (1969) утверждает, что несмотря на то, что периоды вулканической активности в среднем и позднем плейстоцене хронологически совпадали с эпохами оледенений и были на порядок интенсивнее голоценовых, вулканизм не может быть универсальной причиной оледенений и играет вспомогательную роль. В частности, интенсивный вулканизм мела или девона не привел к оледенениям.

По мнению некоторых исследователей, причину как первоначального роста ледника, так и его распада нужно искать в чрезвычайно быстрых, даже катастрофических событиях (Боуэн, 1981). Но большинство исследователей отдают предпочтение астрономической теории климатических колебаний (теории Миланковича), хотя известно, что плавные изменения астрономических параметров земной орбиты за последний миллион лет были способны изменять среднюю температуру Земли не более чем на 2°. Однако в итоге сдвиг температуры был в несколько раз больше (Взаимодействие оледенения.., 1987). Объяснение механизма этого феномена – важная проблема ледниковой теории (Имбри, Имбри, 1988). Я считаю, что проблему возникновения ледниковых периодов и развития оледенений на Земле следует разделить на две составляющие: проблему перехода географической оболочки Земли из неледникового (оранжерейно-термогалинного) в ледниковое (ледниково-психросферное) состояние, что охватывает многомиллионные геологические периоды; и проблему чередования оледенений и межледниковий, укладывающихся в относительно кратковременные циклы (40-120 тыс. лет) в условиях нынешнего ледниково-психросферного состояния планеты.

Первая проблема заключается в понимании причин и механизма последовательности перехода Земли из оранжерейно-термогалинного климатического режима, бывшего в девоне, триасе, мел-эоцене, в ледниково-психросферный, свойственный ордовику, карбон-перми, юре, олигоцен-плейстоцену. Рассмотрим этот переход на примере кайнозоя. Оранжерейно-термогалинному режиму палеоцен-эоцена была свойственны общепланетарная теплая и мягкая обстановка, гиперсоленый и теплый на всю глубину океан, высокое содержание углекислоты в атмосфере, меньшая площадь суши за счет более высокого уровня океана. Переход его к ледниково-психросферному режиму, для которого характерны ледяные покровы, холодный океан, увеличение площади и относительной высоты суши и низкий фон углекислоты, несомненно обусловлен внешними причинами, включившими в действие всю совокупность геотектонических, гидрологических, климатических, геохимических процессов, направленных на увеличение энергопотерь Земли. «История климатов кайнозоя… подводит нас… к заключению о том, что изменения климата прошлого невозможно объяснить действием какого-либо одного или нескольких факторов… Изменения климата – это интегральное отражение взаимодействия всех геосфер Земли друг с другом и космосом..; они носят средне- и долгопериодичный характер и так или иначе связаны с орбитальными циклами» (Зубаков, 1990, с.192). Это совершенно правильное, но недостаточно конкретное представление действия климатических факторов.

Для начала методологически правильно принципиально упростить ситуацию, выделить главные направляющие и составляющие процесса, предложить простую качественную модель, а потом ее усложнять. Самый первый шаг при создании модели – это оценка физического принципа перехода системы из устойчивого теплого состояния в устойчивое холодное. Принцип очень прост: необходимо, чтобы с определенного момента теплопотери системы длительно и устойчиво превышали поступление в нее тепла. Но как сможет работать этот элементарный принцип в чрезвычайно устойчивой системе, обладающей мощнейшими обратными связями и громадными демпферами, да еще на фоне слабых изменений околоземной среды (орбитальные параметры ведь меняются плавно)? Геологические данные показывают, что такой принцип всё же периодически работал. Это значит, что создавались условия, при которых возникал особый механизм перераспределения и потери энергии, «выжимающий» максимум возможного из малейших изменений в системе „Космос-Земля“. Самым эффективным механизмом может быть такой, который одновременно усиливает потери имеющегося тепла и препятствует поступлению нового внешнего. Необходимо лишь проявление факторов, которые бы ослабляли поступление солнечной энергии или перераспределяли бы ее иным образом и, в то же время, способствовали более активной теплопотере. Исходя из современных аналогов и фактического геологического материала, такими факторами являются:

1. Тектоническая и магматическая активность: рост гор и площадей континентов — усиление теплопотерь в атмосферу; фазовые переходы вещества земной коры, метаморфизм – следствие закачки энергии приливов и штормов в недра Земли (дополнительные теплопотери у земной поверхности) (Зимов, 1989).

2. Вулканическая активность: наземный вулканизм, выбросы аэрозольных экранирующих инсоляцию частиц в атмосферу – сокращение поступления солнечной энергии на поверхность Земли, рассеяние энергии в стратосфере, что включает более мощные циркуляционные механизмы в атмосфере и усиливает теплопотери, начиная со стратосферы; выбросы вулканами накопленной в недрах энергии, минуя приземный слой преимущественно в стратосферу, где она отдается в космос; подводный вулканизм, выбросы вулканического тепла в океан – нарушение его стратификации, усиление водной циркуляции и, тем самым, теплопотерь.

3. Конфигурация материков, отклоняющих океанические течения, положение материков относительно полюсов: положение крупного континента на полюсе — резкое усиление теплопотерь, многократно усиливающихся, если этот континент изолирован от теплых экваториальных частей океана кольцом субширотных поверхностных течений, способствующих также закачке запасов холода в придонную часть океана.

4. Циклические изменения параметров земной орбиты и гравитационных возмущений за счет увеличения или уменьшения эксцентриситета, то усиливающие, то ослабляющие вышеотмеченные факторы: при этом ослабляющий эффект приобретает подчиненное значение, т.к. его действие сужается инерцией действия возмущающих факторов; изменения солнечной активности и инсоляции, связанные с гравитационными возмущениями за счет особого положения солнечной системы в галактике и положения планет солнечной системы (парад планет);

5. Пылевые космические сгущения, захватываемые Землей в периоды большого эксцентриситета (Климашин, 1976), а также плазменные выбросы от периодически активизированного Солнца, образующие сфероидальные пылевые сгущения, движущиеся под действием солнечного ветра: этим самым также сокращается поступление тепла на поверхность Земли и увеличиваются ее теплопотери, причем и тектоническая активизация Земли, и активизация Солнца происходят скорее всего одновременно, под взаимным влиянием небесных тел из-за изменений параметров их орбит.

Даже весьма небольшие, но устойчивые изменения этих основных факторов, триггером которых являются направленные ритмичные орбитальные изменения и возмущения, суммируясь, существенно уменьшают поступление энергии к поверхности Земли, одновременно увеличивая теплопотери. Принцип модели перехода Земли из теплого состояния в ледниковое заключается в совокупном действии многих факторов, приводящих к дефокусировке прихода энергии к поверхности Земли. В ледниковые периоды она рассредотачивается в атмосфере, закачивается в недра Земли, охватывая слой во многие десятки километров, что значительно увеличивает ее потерю и создает ее дефицит у земной поверхности. В теплые оранжерейно-термогалинные периоды приходящая энергия фокусировалась практически вся непосредственно на поверхности Земли, в слое не более нескольких километров и слабо закачивалась в недра (это, как правило, эпохи тектонической стабильности и выравнивания рельефа). Таким образом, ее поступало на единицу объема приповерхностного пространства существенно больше, чем в ледниковые периоды, хотя общее количество поступающей на Землю энергии могло принципиально не изменяться и могло, наоборот, даже уменьшаться. Важнее, не сколько ее поступало, сколько – как она распределялась: сосредотачивалась или распылялась и где сосредотачивалась. Этот принцип решает парадокс оледенения-выхолаживания на фоне усиления выделения энергии и из Солнца, и из планет, т.к. такой процесс более способствует отдаче энергии в космос, обладающий «безграничными» возможностями ее поглощения.

В принципе этим качественным рассуждениям даже не нужны предварительные расчеты. Модель могут удовлетворять любые количественные значения изменений возмущающих факторов, даже очень малые; она требует лишь необходимости длительного, периодически усиливающегося фона возмущений, каковые действительно создаются законами движения космических объектов как в рамках солнечной системы, так и галактики (обращение вокруг центров масс по элипсам) (Климашин, 1976; и др.). Более необходимыми и точными окажутся расчеты параметров модели, исходя уже из конкретных геологических данных, но это уже задача следующего уровня исследований.

Анализируя информацию по фанерозойской истории Земли, обобщенную в трудах В.А. Зубакова (1990), Н.М. Чумакова (1978), А.С. Монина (1977), Ю.М. Малиновского (1990) и других, можно вполне обоснованно утверждать, что предложенная модель подтверждается геологическими данными. Эпохи активизации геологических процессов и кардинальных изменений климата соответствуют периодичности в 120-150 млн.лет, которая является главным галактическим циклом движения Солнечной системы (галактический год), во время которого она проходит фазы и максимального приближения к центру галактических масс, и максимального удаления, в ходе чего и задаются тренды изменений потоков гравитационной и тепловой энергии Космоса. Ледниковые периоды приурочены к фазам прохождения солнечной системы через перигалактий, а теплые периоды охватывают более длительные периоды движения по остальной части орбиты.

Ледниковые периоды надежно установлены в венде, карбон-перми, позднем кайнозое, а крупные продолжительные похолодания такого же ранга – в юре и  ордовике. На новейшей геохронологической шкале У. Харленда эти режимы отмечаются через 120-150 млн.лет и соответствуют периодам прохождения солнечной системы через перигалактий. Следует обратить внимание на то, что не всегда прохождения системы через перигалактий проявлялись на Земле обширными оледенениями. К примеру, в ордовике и юре, хотя в эти периоды также резко активизировались тектоника, магматизм и др. Почему не случилось крупного оледенения в ордовике – судить трудно, но для юры вполне возможно, потому что имеется более надежная палеогеографическая информация. Из пяти вышеперечисленных групп факторов теплопотерь Земли в середине мезозоя могли действовать все, кроме третьего – нет данных о приполюсном положении какого-либо материка и об изоляции окружавшей его морей от экваториальной зоны. Это сыграло свою роль – значительного оледенения в этот период не было, хотя похолодание несомненно проявилось (Монин, 1977).

Итак, становление ледниковых эпох требует совместного действия возможно большего количества факторов теплопотерь. Проявление части их или какого-либо одного не приводит к необходимому эффекту или вызывает лишь кратковременные мощные отклонения в климатической системе, легко устраняемые ее обратными связями. Ярким примером этого является случайное катастрофическое событие (падение крупного астероида) в конце позднего мела, вызвавшее катастрофический срыв во всей климатической машине и биосфере (Катастрофы…,1986). Но он оказался кратковременным и не изменил общий ход развития природной системы.

В масштабах геологического времени ледниковые периоды и переходы планеты из неледникового в ледниковое состояния (и наоборот) представляют собой глобальные катастрофы как по мощности и скорости изменений, так и по их ходу, представляющему собой поначалу постепенное устойчивое изменение среды, а затем геологически мгновенный срыв ее в принципиально новое устойчивое состояние, кардинально отличающееся от прежнего. Ярким и надежно установленным примером этого хода может послужить история кайнозоя, обобщенная в новейшей монографии В.А. Зубакова (1990).

Необходимо рассмотреть и вторую проблему: причинно-следственные связи и особенности механизма хода природных процессов в ледниково-межледниковых циклах. Итак, в последнее время многие палеогеографы склоняются к мысли о ведущей роли астрономических изменений в работе климатической машины Земли. Астрономической периодике (циклам Миланковича) вполне строго подчиняются изменения поступления солнечной энергии, динамика, термика и седиментация в океане, вулканизм, тектоника, субаэральная седиментация, вариации содержания углекислого газа и метана, изменения геомагнитного поля, изотопного состава льда ледниковых покровов, образование радиоактивного изотопа углерода и, конечно, климатические изменения – чередование ледниковых и межледниковых эпох (рис. 1). Обычно в предлагаемых ранее моделях выделялся некий главный фактор (например, изменение солнечной инсоляции, вулканизм или содержание углекислого газа) и считалось, что он и изменял климат. Но, как правило, оказывалось, что этого совсем недостаточно. Либо этот фактор оказывался сам следствием (как углекислый газ), а не причиной, либо его влияние в чистом виде весьма незначительно, либо отсутствовали общие условия для его реализации. Как уже указывалось, изменения астрономических параметров орбиты способны изменять среднюю температуру Земли не более чем на 2^о, тем не менее, в итоге сдвиг температуры был в несколько раз больше.

Обобщение данных по последней ледниковой эпохе для различных регионах Земли показывает достаточно синхронный и близкий друг другу ход палеогеографических изменений (Бутвиловский, 1993). Установлено, что середина позднего плейстоцена характеризуется климатом несколько более суровым, чем современный, с потеплениями около 40-50 и 28-35 тыс.л.н. Начало последнего оледенения датируется около 23-24 тыс. л.н., максимум похолодания – 20-18 тыс.л.н., причем наибольшее увлажнение в холодную фазу приходится на 23-20 тыс.л.н., а затем (19-18 тыс.л. н.) на фоне холода проявилась сильная аридизация среды, что привело к тому, что во многих внеледниковых регионах исчезала древесная растительность, в том числе и экваториальная флора. Территориальное распространение ледников, ледниковых покровов, вечной мерзлоты и паковых льдов достигло максимума около 18-17 тыс.л.н. Резкое потепление на фоне аридного климата начинается с 17-16 тыс.л.н. и во многих регионах покровные ледники быстро деградируют уже к 15-14 тыс.л.н. Потепление было настолько сильным, что оказалось достаточным для локального произрастания широколиственных деревьев в умеренных шротах уже около 16 тыс.л.н. (Иванова, 1986). Для позднеледниковья (14-10 тыс.л.н.) харатерны теплые и холодные фазы, а в отложениях обнаруживается непереотложенная флора с участием теплолюбов, характерных для теплых межледниковий.

Изложенные выше «необычности» (очень быстро возникло оледенение и очень быстро растаяло; в современных условиях оно бы таяло 40-50 тыс лет (Ходаков, 1979)) хода палеогеографических изменений нуждаются в объяснении. Обращает на себя внимание сопряженность во времени главных максимальных колебаний климата: максимума оледенения и максимума потепления. Если наращивание оледенения объясняется положительной обратной связью (увеличением альбедо), то быстрое его таяние пока объяснить затруднительно (Зубаков, 1986). Парадоксально также несоответствие инсоляционного минимума (25 тыс.л.н.) и ледникового максимума (18-19 тыс.л.н.), на что мало обращают внимания. Причем за время этого несоответствия (5-6 тыс.л.) площадь и объем оледенения увеличились в десятки раз. Данную ситуацию Ю.И. Возовик (1982) объясняет инерцией оледенения, когда на фоне роста инсоляции (поступление тепла) усиливалось увлажнение, а ледники по инерции играли роль «холодильника». Достигнув максимума, оледенение уже как бы становилось климатическим реликтом и само по себе быстро распалось. Такое объяснение противоречит выявленной палеоклиматической ситуации и теории климата и, кроме того, не подтверждается современными аналогами (Климат…,1973). Запаздывание оледенения относительно инсоляционного минимума могло иметь место, если бы этот минимум наступил внезапно. Об этом не может быть и речи, т.к. минимуму предшествовало длительное (около 10-12 тыс.л.) уменьшение поступления тепла.

Не менее проблематично быстрое таяние ледниковых покровов, его не объясняют ни максимумы инсоляции Миланковича, ни механизмы автоколебаний (Имбри, Имбри, 1988). Основную причину быстрой дегляциации некоторые авторы видят в условиях взаимодействия уровня океана и ледяных покровов. При достижении критических мощностей и размеров ледники создают настолько глубокое изостатическое прогибание земной коры, что достаточно небольшого подъема уровня моря (к примеру, за счет начавшегося таяния в ходе потепления, чтобы вызвать мощнейшие серджи, айсберговый отел и механическое разрушение основных объемов ледниковых покровов за счет моря (Взаимодействие оледенения.., 1987). Однако это все же следствие, а не причина, и не главное событие. На «недоразвитых» (малых) ледниковых покровах такого быть не могло, и тогда бы история оледенений разных регионов должна была резко различаться, чего пока не устанавливается.

Исходя из изменений среды, сопоставимых с контрастом между реконструируемым климатом максимума оледенения и современным климатом, невозможно объяснить столь быстрый распад последнего оледенения, а также и его быстрое (5-6 тыс.л.) разрастание. Как показали расчеты В .Г. Ходакова (1978), таяние ледниковых покровов типа валдайского в условиях близких к современным осуществлялось бы не менее нескольких десятков тысяч лет. Тем не менее оно произошло в основном за 1 тыс. лет и, как показывают, к примеру, алтайские данные (Бутвиловский, 1993), происходило повсеместно и независимо от высоты и широты местности. Для решения этого парадокса необходимо привлечение иных факторов и механизмов.

Анализ проблемы становления и деградации оледенений в рамках ледниково-межледниковых циклов приводит к выводу, что для ее решения наиболее приемлема модель развития среды, в принципе аналогичная модели «ядерной зимы», сменяемой впоследствии «ядерным летом». Климатический эффект, количественные характеристики, последовательность событий согласно этой модели детально и независимо друг от друга просчитаны советскими и зарубежными исследователями, и результаты их оказались в принципе идентичными (Климатические…, 1987; Моисеев, 1988; Последствия…, 1988). Более того, сделан вывод о наличии природных процессов (вулканизм, пожары, пыльные бури, скопления космической пыли), действие которых даже на уровне современной интенсивности может приводить в какой-то степени к подобным климатическим эффектам.

Сущность гипотезы состоит в реализации следующих событий и процессов: создание аэрозольного экрана в атмосфере, выхолаживание поверхности Земли и тропосферы, резкое усиление циркуляции атмосферы и океана, мощные снегопады («планетарная зима»); затем происходит снижение аэрозольного экрана, прогрев тропосферы «сверху»; жесткая ее стратификация, жаркая и сверхжаркая погода («планетарное лето»).

Схематично последовательность и причинность событий последнего оледенения представляется таким образом. Вследствие известных изменений астрономических параметров орбиты Земли (рост эксцентриситета) и усиления амплитуды гравитационных возмущений (увеличение амплитуды сжатия-растяжения планеты в годовом цикле) вначале были включены главные возмущающие факторы, приводящие термодинамическую систему планеты к дефокусировке и потере энергии и на один-два порядка превосходившие мощь современных аналогов. Важно подчеркнуть их совокупное действие, усиливающее влияние друг друга, их наложение друг на друга, что и способствовало глубоким палеогеографическим изменениям. Таковыми являются:

• наземный вулканизм и пожары, пепел, сажа, пыль, аэрозоли, которые экранируют тропосферу и резко уменьшают приток солнечной энергии к земной поверхности, поставляя также огромные объемы водяного пара, углекислого газа, метана, серной кислоты, что дает и эффект выхолаживания, и дополнительной конденсации влаги в твердом виде, но вместе с тем нейтрализует влияние «парниковых» газов и стимулирует бурное развитие фитопланктона, поглощающего углекислоту;
• подводный вулканизм, создающий отепляющее действие в Океане, увеличивающий его циркуляцию, усиливающий работу энергоактивных зон, испарение, осадки, поглощение газов, что в целом благоприятно для роста оледенения и нейтрализует его обратные связи;
• захват метеоритных пылевых сгущений в период большого эксцентриситета орбиты, что дает дополнительную запыленность и экранизацию околоземного пространства, причем на более длительное время нежели вулканическое извержение;
• тектонические деформации и геоидные ундуляции, связанные с гравитационными возмущениями; усиливающие контрастность высот земной поверхности и способствующие накоплению ледяных масс;
• резонансные приливы (Зимов, 1989), связанные с контрастностью гравитационных сезонных возмущений, неравномерностью вращения Земли, изменением контуров Мирового океана в связи с регрессией уровня моря, в итоге усиливающие циркуляцию и испарение океана, охлаждающие низкие широты и отепляющие высокие, усиливающие тектонические и вулканические процессы;
• неравномерности вращения Земли, обусловленные большим эксцентриситетом и перераспределением масс на земной поверхности; стимулировавшие тектонические деформации, вулканизм, океаническую и атмосферную циркуляцию, сглаживание суточных климатических контрастов, а также усиливавшие геомагнитную напряженность, в целом способствуя увеличению оледенения;
• интенсивная работа климатической машины Океана как за счет других факторов, так и собственных свойств, его способности за счет огромных запасов холодных вод поглощать гигантские массы различных газов; создание температурно-плотностных неоднородностей, способствующих усилению атмогидросферной циркуляции. Регрессия океана дополнительно стимулирует многие ведущие факторы и увеличивает альбедо.

Главной причиной этой совокупности процессов является прежде всего эксцентриситет земной орбиты, именно он включает и ведет их, хотя его собственное влияние на похолодание весьма невелико. Действие этой совокупности возможно лишь при наращивании влияния независимого от нее внешнего ведущего фактора (эксцентриситета), т.к. все эти процессы имеют ограничивающие их обратные связи и без постоянной внешней стимуляции не способны поддерживать свою динамику и влияние. Включившись в длительный процесс своей вынужденной активизации, они лишь накапливают, но не реализуют потенциал обратных связей, который должен будет реализоваться сразу после прекращения вынужденной активизации. Чем сильнее была активизация, тем более мощный может быть создан потенциал обратных связей (вулканизм – обилие газов и пепла; плотность аэрозольного экрана – температура прогрева его верхнего слоя; регрессия – трансгрессия и т.д.). Образно говоря, в Природе происходит сильнейшее «натягивание» обратных связей под действием возмущающих факторов, а после прекращения действия последних – мгновенный срыв процессов в обратном направлении с амплитудой, значительно превышающей невозмущенное состояние. В этот период воздействие изменений среды на глобальные и региональные природные системы настолько велико, что они их не выдерживают и переходят в новое состояние не плавными изменениями своей структуры, а катастрофическими, которые хорошо описываются теорией катастроф (Арнольд, 1983).

Итак, глубокое похолодание климата и образование ледников происходило, главным образом, из-за совместной активизации тектоносферы, гидросферы, атмосферы и наземного вулканизма, экранировавшего аэрозольными дериватами поток солнечной энергии, что приводило к выхолаживанию тропосферы. Одновременно подводный вулканизм поддерживал сравнительно высокую температуру Океана, что создавало необходимый контраст температур и источник энергии для усиленного развития энергоактивных зон гидро-атмосферной циркуляции и снегонакопления на материках. Такова модель быстрого (за 5-7 тыс.л.) наращивания ледниковых покровов.

Известное уменьшение экцентриситета и связанных с ним гравитационных возмущений обусловило резкое ослабление тектонических движений и перерыв вулканической деятельности 18-15 тыс.л.н. Сразу же началось очищение атмосферы от аэрозолей, создалась сверхустойчивая стратификация (неподвижность) тропосферы и, как следствие этого, – крайняя сухость и континентальность климата. По мере очищения тропосферы шел прогрев ее сверху вниз согласно снижению аэрозольного экрана, на уровне которого, из-за его высокой поглощающей способности, развивались очень высокие температуры воздуха (до 70-80°C). Согласно модели «ядерного лета»… по-видимому, на некоторое время почти на всей планете установится жаркая, даже сверхжаркая и очень сухая погода» (Моисеев, 1988, с. 79). Зона высоких температур в первую очередь касалась возвышенностей и купольных частей ледников, что вызвало их бурное таяние главным образом «сверху», а во внеледниковых областях – пыльные бури. Именно в этот период происходит основное таяние ледников, сопровождаемое образованием подпрудных озер, катастрофическими прорывами этих водоемов, стоками их вод через водоразделы, мощными ливнями, высокой сейсмичностью, обвалами, активизацией гидротермальной деятельности и др. Главная фаза таяния следовала сразу же за максимумом оледенения и длилась, исходя из данных датирования по ¹⁴С, не более 1-2 тыс.л. Такое резкое изменение среды более приемлемо объяснить эффектом обратной связи, сходным с «ядерным летом», именно он объясняет резкие температурные скачки в ходе деградации оледенений.

Такова принципиальная схема процесса. Предложенная модель хода последнего ледниково-межледникового цикла опирается на достаточно надежные геологические и геохронологические материалы (Бутвиловский, 1993; и др.). Естественно возникает вопрос, насколько типично было проявление данного сценария в плейстоценовой истории, и был ли он свойственнен более древним циклам. Имеющийся геологический материал убеждает в том, что сценарий, подобный последнему оледенению, неоднократно мог проявляться и в более древние эпохи. Иное дело – межледниковые эпохи. Наилучшим примером является современная (голоцен). Для нее характерно весьма теплое и засушливое начало (10,2 тыс. л.н.), установленное сейчас в большинстве регионов мира и продлившееся весьма длительный период (до 6‑4 тыс. л.н.), несмотря на уменьшение инсоляции за счет продолжающихся изменений параметров земной орбиты (рис. 1). Такое стабильное состояние объясняется значительной энергетической разрядкой земных недр в предшествующую ледниковую эпоху, а также ослаблением контраста гравитационных возмущений за счет уменьшение эксцентриситета, что значительно снижало интенсивность раннеголоценового вулканизма (особенно 10-8 тыс. л.н.) (Красилов, и др., 1985; и др.). Теплые и мягкие климатические условия и ослабление тектоники стабилизировали ход геологических процессов, способствовали расцвету биосферы, уменьшали интенсивность и масштабы эрозионно-денудационных процессов.

К позднему голоцену было накоплено достаточно энергии, чтобы за счет ритмичных гравитационных возмущений со стороны планет (ритм Шнитникова – 1800 лет) происходил ее выброс: усиления вулканизма, сейсмичности, приливов, атмосферной и океанической циркуляции и как их следствие – заметные похолодания климата и рост ледников. Поздний голоцен характеризуется сравнительно небольшими колебаниями климата (3 стадии), усилением склоновых процессов, изменениями речного стока и уровней озер, латеральными (до сотни километров) и вертикальными (100-120 м) изменениями положения природных зон и поясов. Примером величин этих климатических колебаний является «малая ледниковая эпоха» (XIV-XIX века) (на 2-3°C холоднее современной) и предшествовавшая ей «эпоха путешествий викингов» (8-12 века) (на 1-2°C теплее современной). В сравнении с ледниковой эпохой и ее деградацией это весьма незначительные отклонения от современного состояния, не приводящие к кардинальным изменениям природной среды.

Как было показано выше, кардинальные изменения климата обусловлены комплексом факторов в условиях роста эксцентриситета земной орбиты. По астрономическим расчетам новый рост его ожидается примерно через 70-80 тыс.лет (Шараф, Будникова, 1969), а благоприятствующее оледенению положение точек равноденствия и наклона земной оси – через 30-40 тыс.лет. Это значит, что по меньшей мере около 30 тыс.лет климатическая обстановка на Земле будет оставаться достаточно стабильной и сопоставимой с обстановкой, свойственной позднему голоцену. Будут продолжаться исторически известные колебания климата, подчиненные ритмам Шнитникова и более коротким (Брюкнера и др.), и в соответствии с этими циклами можно вполне эффективно корректировать хозяйственную деятельность. Нет никаких оснований ожидать от земной природы экстремальных перемен, а влияние хозяйственной деятельности на планетарный климат несущественно как сейчас, так в будущие столетия. Так что нынешние профитирующие околонаучные кампании по поводу защиты климата от надвигающихся радикальных перемен не имеют под собой серьезных научных оснований, дискредитируют науку и, я бы сказал, препятствуют оптимальному хозяйственному развитию.

Литература:

Арнольд В.И. Теория катастроф. — М.: Изд-во Моск. ун-та, 1983. -80 с.

Бараш М.С. Четвертичная палеоокеанология Атлантического океана. — М.: Наука, 1988. — 272 с.

Боуэн Д. Четвертичная геология. Пер. с англ. — М.: Мир, 1981. — 272 с.

Бутвиловский В. В. Палеогеография последнего оледенения и голоцена Алтая: событийно-катастрофическая модель. – Томск: Изд-во ТГУ, 1993. – 253 с.

Бутвиловский В.В., Бутвиловская Т.В., Аввакумов А.Е. Структура, история развития рельефа, четвертичные отложения и образование россыпей Горного Алтая (отчет по проекту Региональной партиии «Составление геоморфологической карты Горного Алтая в масштабе 1:500000», 7 томов. — Новокузнецк, 1996. — 1850 стр.

Бялко А.В. Наша планета — Земля. — М.: Наука, 1983. — 208 с.

Величко А.А. Природный процесс в плейстоцене. — М.: Наука, 1973. — 256 с.

Взаимодействие оледенения с атмосферой и океаном /под ред. В.М. Котлякова. — М.: Наука, 1987. — 248 с.

Возовик Ю.И. Шельф Арктики в позднем плейстоцене и некоторые вопросы палеогляциологии // Колебания уровня морей и океанов за 15000 лет. — М.: Наука, 1982. С. 185-197.

Волков И.А. Позднечетвертичная субаэральная формация. — М.: Наука, 1971. — 253 с.

Геохронология СССР. Том III. Новейший этап / Под ред. В.А. Зубакова. — Л.: Недра, 1974. — 359 с.

Зимов С.А. Резонансный прилив в Мировом океане и проблемы геодинамики. — М.: Наука, 1989. — 205 с.

Зимы нашей планеты /Дж.Б. Дербишер и др. Пер. с англ. — М.: Мир, 1982. — 336 с.

Зубаков В.А. Глобальные климатические события плейстоцена. — Л.: Гидрометиздат, 1986. — 288 с.

Зубаков В.А. Глобальные климатические события неогена. — Л.: Гидрометиздат, 1990. — 223 с.

Иванова И.К. Палеоэкология мустье Преднестровья и стратиграфия верхнего плейстоцена перигляциальной зоны юга Европейской части СССР // Исследования четвертичного периода. — М.: Наука, 1986. С. 156-172.

Имбри Дж., Имбри К.П. Тайны ледниковых эпох. Пер. с англ. — М.: Прогресс, 1988. — 264 с.

Катастрофы и история Земли: Новый униформизм. Пер. с англ. /Под ред. У. Берггрена и Дж. Ван Кауверинга. — М.: Мир, 1986. — 471 с.

Климат полярных районов / С. Орвиг и др. Пер. с англ. — Л.: Гидрометиздат, 1973. — 443 с.

Климатические и биологические последствия ядерной войны. — М.: Наука, 1987. — 288 с.

Климашин И.А. Астрономия наших дней. — М.: Наука, 1976. — 456 с.

Красилов В.А., Зубаков В.А. Экостратиграфия: теория и методы. — Владивосток: Изд-во ДВНЦ АН СССР, 1985. — 148 с.

Малиновский Ю.М. Недра — летопись биосферы. — М.: Недра, 1990. — 159 с.

Мелекесцев И.В. Вулканизм как возможная причина оледенений // Вулканы и извержения. — М.: Наука, 1969. С. 57-69.

Моисеев Н.Н. Экология человечества глазами математика. — М.: Молодая гврдия, 1988. — 254 с.

Монин А.С., Шишков Ю.А. История климата. — Л.: Гидрометиздат, 1979. — 408 с.

Орешкин Д.Б. Время льдов. — М.: Недра, 1987. — 124 с.

Последствия ядерной войны: Физические и атмосферные эффекты. Пер. с англ. — М.: Мир, 1988. — 392 с.

Сватков Н.М. О причинах оледенения в свете данных МГГ //Гляциологические исследования. № 13. — М.: Наука, 1964. — С. 52-75.

Ходаков В.Г. Водно-ледовый баланс районов современного и древнего оледенения СССР. — М.: Наука, 1978. — 194 с.

Чумаков Н.М. Докембрийские тиллиты и тиллоиды. — М.: Наука, 1978. — 202 с.

Шараф Ш.Г., Будникова Н.А. Вековые изменения орбиты Земли и астрономическая теория колебаний климата // Тр. Ин-та астрономии АН СССР. Вып. 14. 1969. — С. 48-89.

Шнитников А.В. Приливообразующая сила как фактор изменчивости горного оледенения // Современные вопросы гляциологии и палеогляциологии. — М: Наука, 1964. — С. 102-134.