Зачем нужна геология - Дуг МакДугалл
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
Во время стадии восстановления в конце ПЭТМ все основные параметры начали меняться намного быстрее. Изотопные значения для углерода выросли, температуры упали, а отложения карбоната кальция вернулись к состоянию до ПЭТМ. Какие процессы способствовали такому возвращению? Во время стабильной стадии ПЭТМ растворение карбоната кальция начало медленно нейтрализовать кислотность океана. Усиление выветривания на суше привело к снижению высокой концентрации углекислого газа в атмосфере, уменьшению парникового эффекта и понижению температуры. Различные механизмы обратной связи для углеродного цикла Земли заставили систему вернуться в исходное состояние после такого масштабного добавления углерода. Прежде чем получится выразить все эти процессы количественно, из геологической летописи необходимо извлечь больше информации, однако в целом ситуация вполне понятна.
Какие уроки мы можем извлечь из нынешних знаний о ПЭТМ, если будем задумываться о будущих изменениях в климате? Прежде всего, нынешние выбросы углерода, в основном связанные со сжиганием ископаемого топлива, поистине беспрецедентны. В этой главе я подчеркивал, что запуск ПЭТМ случился из-за массового и быстрого добавления углерода в систему океан-атмосфера. Однако «массовый» и «быстрый» — понятия относительные. Изотопные значения для углерода в океанических отложениях в начале ПЭТМ снижались в течение 20–30 тысяч лет, что, по-видимому, является примерным показателем продолжительности отрезка добавления углерода (справедливости ради, все указывает на то, что в начале этого стартового периода добавление углерода шло гораздо быстрее, чем в конце). Однако при сохранении нынешних темпов выбросов углерода (примерно 4000–5000 миллиардов тонн) люди за два столетия выбросят в окружающую среду примерно такое же количество этого элемента, которое добавилось за весь ПЭТМ. Когда счет идет на сотни лет, а не на тысячи и не десятки тысяч, то скорость добавления углерода как минимум в десять раз больше, чем при ПЭТМ.
Поскольку увеличение объемов диоксида углерода в атмосфере, вызванное человеческой деятельностью, идет так быстро, и его прекращение будет таким же резким (когда у нас закончится ископаемое топливо, или, хотелось бы надеяться, когда начнут преобладать источники энергии, не связанные с ископаемым топливом), то продолжительность отрезка высоких температур будет короче, чем при ПЭТМ. Климатические модели показывают, что большая часть антропогенной двуокиси углерода поглотится океаном, и что после прохождения пика выбросов концентрация углекислого газа в атмосфере и температура быстро (в геологических масштабах) снизятся. Однако из-за сложностей углеродного цикла уровень двуокиси углерода, вероятно, надолго (на многие десятки тысяч лет) стабилизируется на уровне выше сегодняшнего, и температуры тоже останутся выше, чем сейчас.
Эти выводы основаны исключительно на рассмотрении свойств диоксида углерода и углеродного цикла. Они не учитывают потенциальные усиливающие эффекты — например, возможность того, что повышение температуры дестабилизирует гидраты метана, которые в настоящее время заперты в арктической вечной мерзлоте или погребены в отложениях континентального шельфа. Выделение метана из этих источников (особенно если оно будет быстрым) способно усилить и продлить такое рукотворное потепление.
Современные климатические модели предсказывают, что полярные регионы будут нагреваться быстрее, чем низкие широты — в первую очередь из-за того, что будут поглощать больше тепла по мере уменьшения альбедо из-за таяния льдов. Данные о температурах за последние десятилетия показывают, что это уже происходит. Во время ПЭТМ льда в полярных областях практически не было, поэтому альбедо там сильно не менялось. Однако данные, полученные из кернов отложений в высоких широтах показывают, что температуры в этих регионах выросли и оставались высокими — они выше, чем предсказывают климатические модели, если только при моделировании не закладывались чрезмерно высокие концентрации парниковых газов. Это заставляет предположить, что действовали какие-то пока еще не изученные процессы обратной связи, и в результате увеличивается вероятность, что климат высокоширотных областей изменится еще сильнее, чем сейчас ожидается.
Информация из кернов прибрежных отложений, а также из пресноводных отложений во внутренних частях материков подтверждает, что при ПЭТМ наблюдались значительные изменения в осадках. Существуют многочисленные признаки гораздо более высокого уровня осадков в средних и высоких широтах, а в некоторых европейских регионах — и свидетельства частых сильных наводнений. Это согласуется с увеличением испарения и в целом с более влажным климатом, ожидаемым при теплых условиях, и с итоговым ускорением всего гидрологического цикла. Напротив, в западной части США климат при ПЭТМ стал суше. Это соответствует результатам большинства климатических моделей, которые имитируют последствия антропогенного глобального потепления: они предсказывают масштабные и очень сложные перемены в гидрологическом цикле, что затрудняет детальный прогноз для эффектов в отдельных регионах.
Великое потепление при ПЭТМ в каких-то отношениях находит параллели с переменами в системе Земли, которые идут сейчас; этот природный эксперимент дает ценную информацию о том, какими могут оказаться долгосрочные последствия антропогенных изменений. Из того, что обсуждалось в этого главе, ясно, что о его вероятных причинах и глобальных последствиях известно уже немало. Однако палеоклиматологи продолжают искать новые данные об этом событии, и, если ученые смогут расшифровать их, это поможет более точно предсказать будущий климат Земли — такова конечная цель тех, кто занимается исследованиями такого рода.
Глава 10
Чтение по губам
Ученые любят аббревиатуры, и чем они привлекательнее, тем лучше. Геологи — не исключение. ПЭТМ из предыдущей главы не особо вдохновляет, но в 1993 году одна группа геологов, интересующихся конкретным видом вулканизма, придумала аббревиатуру, которая, на их взгляд, хорошо описывала объекты их увлечения: LIP[51]. Они создали международную организацию для их изучения и даже объявляют «LIP месяца» на своем сайте. Однако это вовсе не губа, как может подумать кто-то, наткнувшись на их сайт. В геологии это сокращение означает large igneous provinces — крупные магматические провинции (КМП).
Геологические КМП образуются в периоды интенсивной вулканической активности, когда огромные объемы быстро текущей лавы появляются на поверхности и быстро распространяются по большой площади. Магматические провинции часто называют базальтовыми наводнениями, поскольку потоки лавы, которые их производят, буквально заливают ландшафт. Отдельные потоки базальта в некоторых из этих провинций можно проследить на расстоянии в 300 километров и больше; потоки могут накапливаться, достигая толщины в несколько километров, а самая большая из провинций простирается на миллионы квадратных километров. Вулканизм, который создает КМП, обычно продолжается в течение короткого по геологическим меркам периода времени: у большинства детально изученных провинций основная часть лавы изверглась за несколько сотен тысяч, максимум за миллион лет.
Ученые пришли к выводу, что КМП образуются (подобно острову Гавайи и
