Эпоха оледенения Земли

Следы древних похолоданий, оставленные широко распространявшимися ледниковыми покровами, установлены на всех современных материках, на дне океанов, в отложениях разных геологических эпох.

Накоплением первых, самых древних из найденных до сих пор ледниковых отложений началась протерозойская эра. В период с 2,5 по 1,95 млрд лет до нашей эры отмечена Гуронская эпоха оледенения. Примерно через миллиард лет началась новая, Гнейсесская, эпоха оледенения (950-900 млн лет назад), а еще через 100-150 тыс. лет — Стерская ледниковая эпоха. Завершает докембрий Варангская эпоха оледенения (680—570 млн лет до н.э.).

Фанерозой начинается с теплого кембрийского периода, но через 110 млн лет от его начала отмечено Ордовикское оледенение (460—410 млн лет до нашей эры), а около 280 млн лет назад достигло кульминации Гондванское оледенение (340—240 млн лет до н.э.). Новая теплая эпоха продолжалась примерно до середины Кайнозойской эры, когда началась современная нам Кайнозойская эпоха оледенения.

С учетом фаз развития и завершения ледниковые эпохи занимали за последние 2,5 млрд лет около половины времени эволюции Земли. Климатические условия в эпохи оледенений были более изменчивыми, чем в теплые «безледные» эпохи. Ледники отступали и наступали, но неизменно сохранялись на полюсах планеты. В эпохи оледенений средняя температура Земли была на 7—10 °С ниже, чем в теплые эпохи. Когда ледники разрастались, разница увеличивалась до 15—20 °С. Например, в ближайший к нам теплый период средняя температура на Земле была около 22 °С, а сейчас — в Кайнозойскую ледниковую эпоху — только 15 °С.

Кайнозойская эра — это эра постепенного и последовательного понижения средней температуры на поверхности Земли, эра перехода от теплой эпохи к эпохе оледенения, начавшейся около 30 млн лет назад. Климатическая система в кайнозое изменилась таким образом, что около 3 млн лет назад общее падение температуры сменилось почти периодическими ее колебаниями, что связывается с периодическим разрастанием покровного оледенения.

В высоких широтах похолодание было наиболее сильным — несколько десятков градусов, — в то время как в экваториальной зоне оно составляло несколько градусов. Климатическая зональность, близкая к современной, установилась около 2,5 млн лет назад, хотя области сурового арктического и антарктического климата в ту эпоху были меньше, а границы умеренного, субтропического и тропического климата находились в более высоких широтах. Колебания климата и оледенения Земли состояли в чередовании «теплых» межледниковых и «холодных» ледниковых эпох.

В «теплые» эпохи Гренландский и Антарктический ледниковые щиты имели размеры, близкие к современным — 1,7 и 13 млн кв. км соответственно. В холодные эпохи ледники, конечно, увеличивались, но основное приращение оледенения происходило за счет возникновения больших ледниковых покровов в Северной Америке и Евразии. Площадь ледников достигала примерно 30 млн км³ в Северном полушарии и 15 млн км³ в южном. Климатические условия межледниковий были подобными современным и даже более теплыми.

Около 5,5 тыс. лет назад «климатический оптимум» сменился так называемым «похолоданием железного века», кульминация которого состоялась около 4 тыс. лет назад. Вслед за этим похолоданием началось новое потепление, продолжавшееся и в первом тысячелетии нашей эры. Это потепление известно как «малый климатический оптимум» или период «забытых географических открытий».

Первыми исследователями новых земель были монахи-ирландцы, которые, благодаря улучшившимся вследствие потепления условиям мореплавания в северной Атлантике, в середине первого тысячелетия открыли Фарерские острова, Исландию и, как предполагают современные ученые, Америку. Вслед за ними это открытие повторили викинги Нормандии, которые в начале нынешнего тысячелетия заселили Фарерские острова, Исландию и Гренландию, а впоследствии добрались и до Америки. Викинги заплывали примерно до широты 80-й параллели, причем льды как препятствие плаванию в древних сагах практически не упоминаются. Кроме того, если в современной Гренландии жители занимаются в основном добычей рыбы и морского зверя, то в нормандских поселениях было развито скотоводство — раскопки показали, что здесь разводили коров, овец и коз. В Исландии возделывали зерновые, а зона выращивания винограда выходила к Балтийскому морю, т.е. была севернее современной на 4—5 географических градуса.

В первой четверти нашего тысячелетия началось новое похолодание, продолжавшееся до середины XIX в. Уже в XVI в. морской лед отрезал Гренландию от Исландии и привел к гибели поселений, заложенных викингами. Последние сведения о нормандских поселенцах в Гренландии относятся к 1500 г. Природные условия в Исландии в XVI—XVII столетиях стали необычайно суровыми; об этом достаточно сказать, что с начала похолодания до 1800 г. население страны из-за голода сократилось вдвое. На равнинах Европы, в Скандинавии частыми стали суровые зимы, ранее не замерзающие водоемы покрывались льдом, участились неурожаи, падение скота. Побережья Франции достигали отдельные айсберги.

Потепление, последовавшее за «малым ледниковым периодом», началось уже в конце XIX в., но как явление крупного масштаба оно привлекло внимание климатологов лишь в 30-х гг. XX столетия, когда было обнаружено значительное повышение температуры воды в Баренцевом море.

В 30-х гг. температура воздуха в умеренных и особенно в высоких северных широтах была значительно выше, чем в конце XIX в. Так, зимние температуры в западной Гренландии повысились на 5 °С, а на Шпицбергене — даже на 8—9 °С. Наибольшее глобальное повышение средней температуры у поверхности Земли во время кульминации потепления составляло всего 0,6 °С, но даже с таким небольшим изменением — в несколько раз меньшим, чем во время малого ледникового периода — было связано заметное изменение климатической системы.

На потепление бурно реагировали горные ледники, которые повсеместно отступали, причем величина этого отступления исчислялась сотнями метров длины. Исчезали существовавшие в Арктике острова, сложенные льдом; только в советском секторе Арктики с 1924 по 1945 гг. площадь льдов в навигационный период в это время сократилась почти на 1 млн км², т.е. наполовину. Это позволяло даже обычным судам заплывать в высокие широты и совершать сквозные плавания по Северному морскому пути в течение одной навигации. Уменьшилось количество льдов и в Гренландском море, несмотря на то, что вынос льдов из Арктического бассейна усилился. Продолжительность ледовой блокады берегов Исландии сократилась с 20 недель в конце XIX в. до двух недель в 1920—1939 гг. Повсюду происходило отступление на север границ многолетней мерзлоты — до сотен километров, увеличилась глубина протаивания мерзлых грунтов, а температура мерзлой толщи повысилась на 1,5—2 °С.

Потепление было настолько интенсивным и продолжительным, что повлекло за собой изменение границ экологических ареалов. В Гренландии стал гнездоваться сизоголовый дрозд, в Исландии появились ласточки и скворцы. Потепление океанических вод, особенно заметное на севере, привело к изменению мест нереста и откорма промысловых рыб: так, у берегов Гренландии в промысловых количествах появились треска и сельдь, а в заливе Петра Великого — тихоокеанская сардина. Около 1930 г. в водах Охотского моя появилась скумбрия, а в 1920-х гг. — сайра. Известно высказывание российского зоолога, академика Н.М. Книповича: «В какие-нибудь полтора десятка лет и даже еще более короткий промежуток времени произошло такое изменение в распределении представителей морской фауны, какое связывается обыкновенно с представлением о долгих геологических промежутках». Потепление коснулось и Южного полушария, но в значительно меньшей степени, а наиболее четко оно проявилось в зимний период в высоких широтах Северного полушария.

В конце 1940-х гг. снова появились признаки похолодания. Через некоторое время стала заметной реакция ледников, которые во многих частях Земли перешли в наступление или замедлили отступление. После 1945 г. произошло заметное увеличение площади распространения арктических льдов, которые стали чаще появляться у берегов Исландии, а также между Норвегией и Исландией. С начала 40-х и до конца 60-х гг. XX в. площадь льда в Арктическом бассейне возросла на 10%.