Примечание: ТСА — температура средней атмосферы; ТВП — температура воздуха у поверхности; ТМП — температура морской поверхности.

2. В южном полушарии климат несколько теплеет и уменьшается количество льда.

Современный климат неустойчив: засухи в одних районах и наводнения в других. Такая неустойчивость была характерна для перехода в малому ледниковому периоду в прошлом.

Итак, в целом о современном климате можно сказать следующее.

1. В настоящее время наблюдается тенденция похолодания климата в северном полушарии, которая характеризуется средним понижением температуры воздуха и воды на 0,1—0,2° С за 10 лет и увеличением количества льда и снега. Судя по всему, это похолодание является не признаком перехода к новой ледниковой эпохе, а климатической флюктуацией, аналогичной прошлым. В южном полушарии отмечается потепление климата.

2. Повторяемость необычных условий погоды и климатических аномалий возрастает. Подобное происходило и ранее, в частности при переходе от малого климатического оптимума к малому ледниковому периоду и во время последнего. Поэтому вряд ли можно говорить об исключительной аномальности наблюдаемых условий. Однако теперь в отличие от прошлых столетий они охватывают густонаселенные районы с высокоразвитым хозяйством, в связи с чем последствия таких климатических аномалий могут оказаться более ощутимыми, чем в прошлом.

3. Повышенная изменчивость климата и особенно температур наиболее интенсивна, как и ранее, в высоких и умеренных широтах и в меньшей мере — в низких.

4. Повышенная изменчивость осадков проявляется во всех широтных зонах, но наиболее ощутима в так называемых аридных и прилегающих к ним зонах, ибо сельское хозяйство в этих районах очень страдает от засух или даже недобора осадков.

5. Экономика и сам человек во все времена и особенно в последнее зависят как от климатических трендов средних температур, средних осадков, так и в еще большей степени от климатических аномалий и изменчивости климата. Изучение этих условий в будущем и их прогнозирование станут главной задачей при оценке и учете влияния климата на экономику и человеческую деятельность.

Рис. 9. Изменения средней температуры свободной атмосферы в различных широтных зонах Земли.

Точками показаны экспериментальные значения температур

В качестве одного из примеров приведем данные о продолжительности вегетационного периода (дни, когда средняя температура выше 5,5° С) в центральной части Англии. В 1870—1895 гг. средняя за десятилетие продолжительность вегетационного периода составила 255—265, а наименьшая 205—225 сут.; в 1930—1949 гг. соответственно 270—275 и 237—243 сут. В 1950—1959 гг. средняя продолжительность вегетационного периода вновь упала до 265, а минимальная — до 226 сут.

В наиболее холодные десятилетия малого ледникового периода в Англии средний вегетационный сезон был короче почти на месяц по сравнению с 1930—1949 гг. Наложение на эпохи укороченного вегетационного периода крупных климатических аномалий значительно может усугубить последствия и без того неблагоприятных климатических условий, вызываемых сокращением вегетационного периода.

Естественные факторы изменения климата

Выше мы проследили за изменениями климата, которые носили глобальный характер и охватывали как длительные, так и более короткие периоды истории Земли. В основном это было вызвано естественными причинами. Лишь в небольшой мере, особенно в последние десятилетия, отдельные изменения объясняются неосознанной деятельностью человека: вырубка и выжигание лесов на больших пространствах, увеличение пахотных земель, вытаптывание растительности животными в так называемых аридных зонах, что могло способствовать наступлению пустынь, и др. Однако человеческая деятельность подобного рода не способна повлиять на крупные климатические колебания: ледниковые и межледниковые периоды или даже малый климатический оптимум и малый ледниковый период.

Как подчеркивалось, строгой теории, позволяющей с уверенностью объяснить и математически оценить колебания климата в прошлом, не создано. Тем не менее наука в состоянии дать количественную оценку отдельных климатообразующих факторов и качественную интерпретацию их влияния на климат. Для наглядности запишем в самом общем виде уравнение баланса термодинамической энергии. Если обозначить среднюю взвешенную по массе и отнесенную к единице массы температуру столба атмосферы единичного сечения T, а ее изменения ΔT, то

ΔT = (1 - A)S₀ + E_эф + E_турб + E_фаз + E_циркул + D + E_ист.

Здесь А — интегральное альбедо системы Земля—атмосфера, характеризующее отражательную способность как подстилающей поверхности, так и самой атмосферы для приходящей от Солнца радиации. Оно меняется теоретически от 0 до 100% (от 0 до 1). В среднем для всего земного шара интегральное альбедо системы 0,3—0,35. Это означает, что 30—35% приходящей солнечной радиации, в основном коротковолновой, отражается и уходит в мировое пространство. Однако для различных сезонов альбедо системы колеблется в очень широких пределах — от нескольких единиц до 90%. В связи с этим, для того чтобы оценить только роль альбедо, необходимо знать характеристику и состояние биосферы над всем земным шаром, почв, океана, снежного и ледового покрова. Альбедо атмосферы зависит от количества и микроструктуры облачности, весьма изменчивой во времени и пространстве.

Указанные характеристики климатической системы непрерывно находятся в динамике. Без ее понимания мы не может оцепить изменение альбедо системы Земля-атмосфера. На примере одного этого параметра видно, что климатическая система многокомпонентна.

S₀ — приходящая на верхнюю границу атмосферы солнечная радиация. Она зависит от интенсивности солнечного излучения, времени года и суток, широты места, параметров земной орбиты и угла наклона земной оси. Легко видеть, что величина S₀ зависит от ряда факторов как земного, так и внеземного происхождения.

В сумме величина (1—A)S₀ характеризует долю поглощенной системой Земля—атмосфера солнечной радиации.

E_эф — эффективное уходящее длинноволновое излучение, т. е. количество тепловой радиации, покидающей Землю. Оно зависит от температуры излучающего тепло тела, т. е. от температур подстилающей поверхности и атмосферы, от газового и аэрозольного состава атмосферы, облачности. Одни газовые и аэрозольные компоненты поглощают длинноволновую радиацию (водяной пар, углекислый газ, облачность или, как принято говорить, облачный аэрозоль и др.), другие пропускают длинноволновую радиацию полностью или частично (азот, кислород, крупная пыль и др.). В обычном состоянии в отдельности газы и главным образом N и O₂, из которых в основном состоит атмосфера, не поглощают в сильной мере ни длинноволновую, ни коротковолновую радиацию и сами по себе существенно не влияют на тепловой режим атмосферы. Но в результате внешних воздействий, например вулканических извержений, солнечных вспышек, а в последние годы и антропогенных факторов (атомные взрывы, сжигание топлива), эти газы могут образовать соединения (например, окислы N и др.), которые будут поглощать как длинноволновую, так и коротковолновую радиацию и влиять тем самым на тепловой режим атмосферы.

E_турб — турбулентный поток тепла между атмосферой и подстилающей поверхностью. Он зависит от контраста температур между атмосферой и подстилающей поверхностью и ее свойств, а также от скорости ветра.

E_фаз — фазовые притоки тепла, характеризующие как затраты тепла на испарение, так и выделение затраченного на испарение тепла при конденсации водяного пара и выпадении осадков.

E_циркул — перераспределение тепла по земному шару за счет циркуляционных процессов. В среднем для всего земного шара приток тепла равен нулю. Но в отдельных регионах за счет этого источника могут происходить существенные изменения температур.