# Глобальное потепление или глобальное похолодание?

Юрий Степанович Почанин

В книге рассмотрены гипотезы потепления и похолодания глобального климата Земли. Одна гипотеза утверждает, что одной из основных причин изменения климата является антропогенное воздействие на природу, связанное с выбросом парниковых газов в атмосферу, при этом планета нагревается за счет парникового эффекта, который приводит к глобальному потеплению. По второй гипотезе помимо парникового эффекта на глобальное изменение климата оказывает влияние ряд естественных причин, не зависящих от человека: от динамических процессов на Земле (техтоника литосферных плит), от изменений в орбитальном движении Земли вокруг Солнца, от колебаний активности Солнца, при этом рост концентрации углекислого газа в атмосфере незначительно влияет на климат планеты, но значительно ухудшает местную экологию планеты .Описано-глобальное климатическое явление,(ENSO) Для предотвращения неблагоприятных изменений климата под влиянием хозяйственной деятельности человека описаны некоторые мероприятия.

Введение

Одной из важнейших международных проблем XXI века является изменение общепланетарного климата. Климат на планете формируется под влиянием Солнца. Солнечное излучение нагревает земную поверхность неравномерно (в экваториальной области сильнее), из-за этого образуются движущиеся в определенном направлении ветры и морские течения. При повышении солнечной активности отмечаются потепления и геомагнитные бури. Естественными причинами климатических преобразований являются сдвиги планетарной орбиты, изменения геомагнитного поля, движения материковых и океанических плит, вулканического извержения. На протяжении всей истории планеты они влияли на климат, способствовали его циклическим колебаниям, называемым ледниковыми периодами и межледниковьями. Затем к естественным причинам преобразования климата добавились антропогенные, то есть связанные с деятельностью человека.

Проблема глобального потепления на нашей планете и влияние человека на этот процесс обсуждается в настоящее время во всех СМИ. Существуют две точки зрения (гипотезы) на потепление/похолодание, за которыми стоят группы ученых, бизнесменов, чиновников.

Политики, определённых международных организаций из развитых стран и некоторые учёные, поддерживают гипотезу, что одной из основных причин изменения глобального климата на Земле является антропогенное воздействие на природу, связанное с выбросом парниковых газов в атмосферу, основной составляющей которых является двуокись углерода (CO2). Сжигая уголь, нефть и газ наша цивилизация выдыхает двуокись углерода намного быстрее, чем Земля способна его поглотить. Поэтому CO2 накапливается в атмосфере и планета нагревается за счет парникового эффекта, который приводит к глобальному потеплению. Начинается интенсивное таяние льдов Арктики и Гренландии. В ближайшее время поднимется уровень Мирового океана. Вода затопит Лондон, Нью-Йорк, Токио и другие прибрежные города. К концу 21-ого века, глобальная температура достигнет отметки на ≈ 5°С выше, чем до индустриальной революции. Контрастность природных условий резко усилится. Мир полностью измениться при концентрации углекислого газа в атмосфере, равной 900 ppm (частиц на миллион). Произойдут широкие преобразования природной среды, часто в ущерб человеческой деятельности. Воды Арктики могут стать полностью свободными ото льда.

Начало этому мифу было положено бывшим американским вице-президентом Альбертом Гором, выпустившим в 2007 году книгу под интригующим названием «Неудобная правда» и документальный фильм под тем же названием. Основная идея, изложенная в книге и фильме, состояла в том, что главной причиной глобального потепления является выброс промышленного углерода в атмосферу. Утверждалось: в результате этого возникает так называемый парниковый эффект, который приводит к резкому подъему температуры на поверхности нашей планеты.

Фактически и книга, и кинокартина представляют собой собрание ошибочных и неграмотных климатических «страшилок». В частности, по данным академика Владимира Котлякова и наблюдениям за снежным покровом полюса относительной недоступности Антарктиды, масса льда и снега этого континента за последние 30–40 лет существенно увеличивалась, а не снижалась, как это утверждает Альберт Гор. Под влиянием данных предположений, высказанных в книге, организация по защите окружающей среды при ООН (UNEP) выступила с заявлением, что в 2010 году в мире появится более 50 млн климатических беженцев. Была даже опубликована детальная карта с указанием покинутых районов. И хотя ничего подобного не произошло, книга и фильм Гора, являются неграмотными и вредными с точки зрения физических основ формирования климатов Земли, без какого бы то ни было научного обсуждения. Они были шумно разрекламированы, получили признание со стороны международных чиновничьих структур, «зеленых экологов» и политиков и даже были отмечены престижной международной Нобелевской премией (это при том, что Британский Верховный суд обнаружил в книге и в фильме девять научных ошибок, которые полностью дискредитировали научную основу этих трудов). Затем последовала жесткая критика от ученых, но несмотря на это А. Гор получил Нобелевскую премию.

Вторая гипотеза высказана прогрессивными учеными мира, которые являются противниками гипотезы, описанной выше, так как она считают они, использует упрощенный подход, который наносит реальный вред мировой экономике. В действительности все обстоит гораздо сложнее. Помимо парникового эффекта, ответственность за который частично лежит на энергетике, на климат планеты оказывает влияние ряд естественных причин: солнечная активность, вулканическая деятельность, параметры орбиты Земли, автоколебания в системе «атмосфера – океан». Корректный анализ проблемы возможен лишь с учетом всех факторов.

В конце XX – начале XXI веков мнения ученых разделились на два лагеря: одни утверждают, что грядет глобальное потепление, другие – глобальное похолодание.

В 1997 году мнение многие американских ученых, изучавших изменения климата в разных регионах Северной Америки, высказал бывший президент Академии наук США профессор Фредерик Зейтц, который писал: «Экспериментальные данные по изменению климата не показывают вредного влияния антропогенного использования углеводородов. В противоположность этому имеются веские свидетельства, что увеличение содержания в атмосфере углекислого газа является полезным». 23 сентября 2019 года, в разгар климатической истерии, 500 ученых, работающих в области климатологии и смежных наук, направили в ООН письмо: «Общераспространенные модели, на которых основана сейчас международная политика в отношении климата, несостоятельны. Это жестоко и поспешно – требовать бросить на воздух триллионы на основании результатов этих несовершенных моделей. Нынешняя климатическая политика бессмысленно и жестоко подрывает экономику». Среди подписавшихся: профессор Гус Берхут из Нидерландов, профессор Ричард Линдзен из США, профессор Рейналь дю Бержер и профессор Джеффри Фосс из Канады, профессор Ингемар Нордин из Швеции, профессор Альберто Престинци из Италии, профессор Бенуа Ритто из Франции и др.

Глобальное изменение климата, с которым связаны короткие или продолжительные периоды потепления и похолодания, обусловлено разными природными и антропогенными факторами. Большинство из них детально изучены, их значение подтверждено данными метрологических наблюдений. Другие хорошо коррелируют с определенными климатическими процессами, однако их влияние до конца еще не выяснено.

Общие принципы действия по сокращению антропогенных выбросов парниковых газов были установлены Рамочной конвенцией ООН об изменении климата, подписанной в 1992 году представителями более чем 180 государств и дополненной в 2015 году Парижским соглашением.

Ведущие экономики мира предпринимают определенные шаги по сокращению выбросов в атмосферу парниковых газов, которые вызывают глобальное потепление. Первое международное соглашение по сокращению выбросов – Киотский протокол – было принято 11 декабря 1997 г. и вступило в силу 16 февраля 2005 г. В первый период действия протокола – с 2008-го по 2012 г. – 37 промышленно развитых стран и Европейское сообщество обязались добиться сокращения выбросов парниковых газов в среднем чуть более, чем на 5 %, по сравнению с уровнем 1990 г

Климатический саммит в Париже в декабре 2015 г. принял протокол, в котором намечены пути остановки глобального потепления за счет развития низко углеродной экономики и в перспективе – отказ от углеводородного топлива. Парижская конференция должна также помочь развитым странам собирать по 100 млрд долл. в год начиная с 2020 г. (частично через «Зеленый фонд» для помощи в борьбе с климатическими изменениями). На климатическом саммите некоторые страны отрицательно высказались по вопросам сокращения вредных выбросов в окружающую среду за счет постепенного отказа от углеводородов. О переориентации экономики на возобновляемые источники энергии и слышать не хотят в государствах Персидского залива и в Венесуэле. Против выступает и Индия, которая видит в сохранении своей нынешней модели залог экономического роста.

Парижское соглашение требует от каждой страны предоставить и постоянно обновлять стратегию низко- углеродного развития к 2050 г. К этому времени все государства обязаны достичь климатической нейтральности: выбросы должны равняться поглощению или абсорбции парниковых газов.

## Глава 1. Факторы, влияющие на климат

Поскольку термин «глобальное потепление» подразумевает лишь приземную температуру воздуха, а изменения происходят во многих компонентах климатической системы, ученые теперь чаще используют термин «изменения климата».

Ученые выяснили, что климатическая обстановка в мире зависит от прямых и косвенных (не зависящие от человека) факторов, которые заключаются в следующем:

–космическое влияние;

– колебание интенсивности солнечного излучения;

–циклы Миланковича, минимум Маундера и др;

–влияние термохалинной циркуляции;

–извержение вулканов;

–парниковый эффект;

–антропогенная деятельность человека.

Климатическая система Земли и некоторые влияющие на нее факторы и взаимосвязи представлены на рис. 1.1. Что из всего этого является основной причиной слишком быстрого современного потепления? Встречается множество научных публикаций, где берется какой-то отдельный фактор и приводятся доказательства того, что именно он и является сейчас основной причиной изменений климата. Поскольку факторов много, то и точек зрения, не совпадающих с наиболее общепринятой, встречается множество.


Рис.1.1. Климатическая система Земли

Естественных факторов, в комплексе влияющих на климат, может быть множество:

–циклические процессы в океане и изменения океанических течений;

–общая циркуляция атмосферы, содержание в ней парниковых газов, аэрозолей, озона;

–деятельность живых организмов, прежде всего растений;

–изменения ландшафтов и альбедо (отражающей способности) поверхности суши и океана;

–тектонические процессы;

–вулканическая активность;

–выбросы метана при сейсмической активности;

–водородная дегазация Земли;

–положение земного ядра (которое сейчас предположительно смещается в сторону Северного полюса);

–переполюсовка магнитного поля;

–наклон, прецессия и нутация земной оси, скорость вращения Земли, сезонные и суточные циклы;

–орбитальные циклы (эксцентриситет эллиптической орбиты Земли и ее искажение под влиянием других планет) и соответствующее расстояние между Землей и Солнцем;

–падение астероидов;

–солнечная активность;

–расстояние между Солнцем и барицентром Солнечной системы (которое сейчас предположительно уменьшается);

–галактические циклы, космические лучи и др

Главными трудностями в понимании причин климатических изменений являются:

–невозможность достаточно надежного учета положительных и отрицательных обратных климатических связей (облачно-радиационной обратной связи);

–выбросы в атмосферу большого количества метана и углекислого газа при таянии многолетней мерзлоты;

–изменений альбедо земной поверхности из-за таяния льдов или смены растительных сообществ;

–взаимодействий атмосферы и океана, соответствующей инерционности климатической системы и др.);

–отсутствие достоверных количественных оценок соотношений между вкладами природных и антропогенных факторов;

–большая пространственная неоднородность современных изменений климата и его межгодовая изменчивость;

–не изученность глобальных осцилляций приземной температуры воздуха с периодом около 65–70 лет и т.д.

## 1.1. Космическое влияние на климат

Интересные мысли о космическом влиянии на климат Земли, высказаны датским физиком Хенриком Свенсмарком и британским ученым Найджелом Колдером в книге «Леденящие звезды. Новая теория глобальных изменений климата», 2007 г.

«Заряженные частицы вылетают из взорвавшихся звезд, словно атомные пули, и пробивают земную атмосферу. Редкие изотопы, получающиеся в результате ядерных реакций в верхних слоях атмосферы. в реакциях с азотом, входящим в состав воздуха, образуется радиоактивный углерод, или углерод-14…», Колебания радиоактивного углерода…» свидетельствуют о переменах «…в солнечном настроении…». Проанализировав взаимодействие космических лучей с атмосферой Земли, Свенсмарк и Колдер высказали мысль, что космические лучи напрямую участвуют в преобразованиях климата и регулируют состояние облачного покрова планеты.

Изменения содержания углерода-14 в атмосфере, определяемые по кольцам деревьев за последние 400 лет, представлены на рис.1.2. Он является одним из природных радиоактивных изотопов. Углерод-14 образуется в верхних слоях тропосферы и стратосфере в результате поглощения атомами азота-14 тепловых нейтронов, которые в свою очередь являются результатом взаимодействия космических лучей и вещества атмосферы. На рис.1.2 хорошо видны эффекты солнечной модуляции, особенно глобальных солнечных минимумов. Для сопоставления приведена нормализованная кривая числа исторических сообщений о наблюдавшихся полярных сияниях


Рис. 1.2. Изменения содержания углерода-14, % в атмосфере по кольцам деревьев за последние 400 лет

Схема космических лучей и изменение плотности облачного покрова в атмосфере Земли, представлена на рис.1.3.


Рис.1.3. Космические лучи и изменение плотности облачного покрова в атмосфере Земли.

Схема, иллюстрирующая образование радиоуглерода при воздействии космических лучей на атмосферу Земли и его захоронение в органических остатка, представлена на рис. 1.4.

Солнечный экран, мешающий солнечной инсоляции, формируется из метеоритной пыли, вулканических выбросов, которые иногда достигают высоты 70 км, пыльные бури, которые могут поднимать пыль в воздух до 7 км и дым пожаров, представлен на рис.1.5. Эти частицы в совокупности блокируют поток солнечной энергии.

Схемы, приведенные на рис 1.2-1.5, взяты из журнала “Археология и геоэкология”. Малый ледниковый период, часть 1. Космические и глобальные и метеорологические аспекты, автор К.Г. Леви.


Рис.1.4. Образование радиоуглерода при воздействии космических лучей на атмосферу Земли и его захоронение в органических остатках

Опубликованы исследования, посвящены галактическому излучению, его преобразованию и дают представление о том, что огромное количество солнечных и космических лучей летят отовсюду.

Солнце создает межпланетное магнитное поле, которое защищает все планеты солнечной системы от внешнего воздействия, но и само солнце этому воздействию подвержено. Когда эти космические лучи проникают в атмосферу, они начинают взаимодействовать с атомами атмосферных газов и распадаются на более мелкие лучи.


Рис.1.5. Структура нижней части атмосферы Земли и факторы их замутнения

Особенно интересны нейтроны, их измеряют только в двух регионах: это в обсерватории в Москве и в обсерватории в Оулу, Финляндия. Увеличение потоков нейтронов приводит к увеличению плотности облачности, а облачность играет двоякую роль. С одной стороны, эти газы ионизируются и становятся концентраторами для формирования пузырьков воды в нижнем ярусе облачности (всего их три). Самый нижний нас больше всего интересует, так как эта высота примерно 2000-2500 м, он для нас по ощущениям доходит.

Получается, что Земля, с одной стороны, охлаждается, потому что не получает должной инсоляции из-за высокой плотности облаков и, с другой стороны, одновременно получает большое количество влаги, пресной воды. Пресная вода очень плохо “дружит” с океанской водой, потому что последняя более плотная и более энергоемкая. Она нагревается и держит тепло, а пресная вода очень быстро остывает. Причем, когда говорят о глобальных потеплениях и глобальных похолоданиях, как правило, похолоданию предшествует потепление. Вот это потепление заставляет таять те ледники, которые лежат на полярных шапках и горных массивах и увеличивают сброс пресной воды в океан, слой пресной воды нарастать начинает, она остывает очень быстро и при недостатке инсоляции начинают снова формироваться ледники. Поэтому ледовый покров в Арктике и в Антарктике подвержен именно таким изменениям. А они, фактически, диктуют климат на Земле”.

## 1.2. Колебание интенсивности солнечного излучения

Солнце является основным источником тепла в климатической системе. Солнечная энергия, превращённая на поверхности Земли в тепло, является неотъемлемой составляющей, формирующей земной климат. Без света Солнца, невозможно было бы и образование пригодных для жизни условий, и конечно, небесное светило влияет на все процессы, происходящие на живой планете. В аспекте очень долгого периода, сейчас Солнце стало ярче и дает гораздо больше тепла. Такой долгий процесс тоже влияет на Землю. Если верить исследователям, то на раннем этапе формирования жизни на Земле, Солнце было настолько неактивным, что вода находилась в состоянии льда. Даже в короткие временные отрезки можно проследить изменение активности светила. К примеру, в начале прошлого века было замечено потепление, что связано с кратковременной активностью Солнца. Влияние звезды на атмосферу Земли, полностью не изучено.

Еще один механизм влияния на климат заключается в астрономических соотношениях нашей Солнечной системы. Планеты, в основном Юпитер и Венера, находясь то на одном, то на другом расстоянии от Земли, возмущают ее орбиту. При определенном расположении Юпитер, подтягивая Землю к себе, то чуть подтягивает ее к Солнцу, то чуть отдаляет относительно основной эллиптической орбиты. Аналогично Венера всегда чуть подтягивает Землю к Солнцу, но с разной интенсивностью. Возмущая расстояние до Солнца, эти планеты возмущают примерно на 1% и радиационную энергию, попадающую на Землю. Эти возмущения имеют 12-летний период, но еще большие возмущения происходят с 60-летним периодом, который, кстати, не совпадает с так называемыми планетным резонансом с периодом 83 года.

Далее Земля крутится вокруг Солнца, но орбита не круговая, а чуть-чуть эллиптическая, в одном из фокусов находится Солнце, соответственно, расстояние от Земли до Солнца в перигее меньше, чем в апогее на 5 млн километров, т.е. мы имеем дело с колебаниями в 3,5%. А это значит, что излучение в перигее и в апогее различается примерно на 7%. В январе мы ближе на 3,5% и соответствующее полушарие получает больше тепла, чем в июле. Поэтому зима в северном полушарии в среднем теплее, а лето прохладнее, чем в южном полушарии. По оценкам средняя температура воздуха на поверхности Земли каждые полгода должна колебаться на 3-5 градусов, а на самом деле она колеблется меньше.

У каждого орбитального параметра своя цикличность. Например, эксцентриситет: траектория вращения Земли вокруг Солнца с круговой переходит на более эллиптическую каждые 95, 125 и четыреста тысяч лет. Ось вращения планеты отклоняется в пределах трех градусов от эклиптики – плоскости обращения Земли вокруг Солнца.

В эпоху плейстоцена – от 2,6 миллиона до 11,7 тысячи лет назад – Земля пережила несколько холодных периодов, когда ледники занимали до 30 процентов планеты и доходили в Северном полушарии до 40-й параллели.

## 1.3. Климатические циклы

По своему влиянию на климат изменения земной орбиты сходны с колебаниями солнечной активности, поскольку небольшие отклонения в положении орбиты приводят к перераспределению солнечного излучения на поверхности Земли. Такие изменения положения орбиты предсказуемы с высокой точностью, поскольку являются результатом физического взаимодействия Земли, её спутника Луны и других планет. Самые значительные климатические процессы за последние несколько миллионов лет – это смена гляциальных (ледниковые эпохи) и интергляциальных (межледниковых) эпох текущего ледникового периода, обусловленные изменениями орбиты и оси Земли.

Результатом прецессии земной орбиты являются и менее масштабные изменения, которые названы в честь их авторов.

1. Циклы Миланковича. Согласно гипотезе сербского математика и геофизика Милутина Миланковича, сформулированной им сто лет назад в работе "Математическая теория тепловых явлений, вызванных из-за регулярных изменений параметров орбиты – эксцентриситета, наклона оси вращения и прецессии – земная поверхность нагревается Солнцем по-разному. Это так называемые циклы Миланковича, на их основе строят долгосрочные климатические прогнозы.

Ци́клы Мила́нковича —это колебания количества солнечного света и солнечной радиации, достигающих Земли, на протяжении больших промежутков времени. Причиной этих отклонений от средней интенсивности солнечного излучения на Земле являются три эффекта:

1.прецессия - поворот земной оси с периодом около 25750 лет, в результате которого меняется сезонная амплитуда интенсивности солнечного потока на северном и южном полушариях Земли;

2.нутация - долгопериодические (так называемые вековые) колебания угла наклона земной оси к плоскости её орбиты с периодом около 41000 лет. Ось вращения Земли наклонена по отношению к плоскости эклиптики и этот наклон меняется от 21,5 до 24,5 и обратно.

3.долгопериодические колебания эксцентриситета орбиты Земли с периодом около 93000 лет. Форма орбиты Земли вокруг Солнца меняется со временем с меньшей на более эллиптическую и обратно. под действием притяжения других планет.

2. Минимум Маундера – явление долговременного уменьшения количества солнечных пятен. Новая модель солнечной активности, которую разработали ученые, показывает нарушение 11-летней цикличности. Она описывает особые эффекты в двух слоях Солнца, из-за которых эта звезда какое-то время не сможет обогревать нас так же, как делала это последние сотни лет. По словам экспертов, к 2030 году солнечная активность снизится на 60 процентов, что приведет к малому ледниковому периоду. Результаты исследования были представлены на собрании астрономов в Уэльсе.

По подсчетам английского астронома Эдварда Маундера в период 1645-1715 гг. (на протяжении 70 лет) наблюдалось всего около 50 солнечных пятен вместо обычных 40 000 – 50 000. Падение солнечной активности в указанный Маундером период было подтверждено анализом содержания углерода-14, а также некоторых других изотопов, например, бериллия-10 в ледниках и деревьях. Во время Маундеровского минимума наблюдалось падение интенсивности полярных сияний и скорости вращения Солнца.

Исследователи говорят, что в 26-м солнечном цикле, который приходится на период между 2020 и 2030 годами, две волны Солнца нейтрализуют друг друга. В результате их разрушительного взаимодействия произойдет значительное снижение солнечной активности (то есть на Земле станет заметно холоднее) и наступит новый Маундеровский Минимум.

Так, в Маундеровский минимум северные страны, такие как Финляндия и Швеция, потеряли примерно половину населения за счет миграции и смертей от голода и холода. Это известные факты.

На Солнце периодически пропадают пятна. Поэтому жителей Земли может ожидать цикл долгих холодных зим с рекордно низкими температурами. Сейчас Солнце вновь резко снижает свою активность. Уже несколько лет пятна на нем периодически полностью исчезают. Чем дальше, тем больше дней без пятен. Причины не совсем ясны.

3. Циклы -минимум Шпёрера– 90-летний период низкой солнечной активности, длившийся примерно с 1460 по 1550 год, который был определён и назван в честь немецкого астронома Г. Шпёрера американским исследователем Д. Эдди в статье 1976 года в журнале Science. Низкая численность солнечных пятен в указанный период была установлена путём радиоуглеродных исследований годовых древесных колец, содержание углерода в которых хорошо коррелирует с солнечной активностью.

4. Циклы – минимум Дальтона– период низкого количества солнечных пятен, представляющий низкую солнечную активность, названный в честь английского метеоролога Джона Дальтона, длившийся примерно с 1790 по 1830 год или с 1796 по 1820 год, что соответствует периоду с 4 по 7 солнечный цикл. Хотя минимум Дальтона часто сравнивают с минимумом Маундера, число солнечных пятен в нем было немного выше, и сообщалось о солнечных пятнах, распределенных в обоих солнечных полушариях, в отличие от минимума Маундера. Корональные стримеры визуально подтверждены на рисунках затмения Эзры Эймса и Хосе Хоакина де Феррера в 1806 году и указывают на сходство его магнитного поля не с минимумом Маундера, а с современными солнечными циклами.

Как минимум Маундера и минимум Шпорера, минимум Дальтона совпал с периодом глобальных температур ниже среднего. В течение этого периода в Германии наблюдались колебания температуры примерно на 1°C.

Важным фактором, влияющим на климат планеты, является солнечная активность, которая, по мнению ученого А. Л. Чижевского, имеет 12-летние циклы. С 1965 г. солнечная активность упала приблизительно на 30%. Предыдущий 23-й цикл (1996–2008 гг.) был очень слабым. Количество дней без пятен на солнце стало самым большим с начала ХIХ века.

В конце ХХ века резкий рост точности астрономических наблюдений позволил установить еще 11 климатических циклов, продолжительностью от 10 до 400 тысяч лет. Отдельные циклы не зависимы или мало зависимы друг от друга, поэтому могут накладываться. Суммарная амплитуда колебаний температур при этом может достигать 15 градусов. И тогда можно говорить о великих потеплениях или великих похолоданиях. Было также установлено, что количество пятен на Солнце возрастает и убывает периодически. Так родилось понятие о циклах солнечной активности. Изучение ледяного покрова Земли показало, что эпохи потепления и похолодания закономерно чередовались. За последние 450 тыс. лет было 6 климатических циклов. Мы живем в эпоху заканчивающегося межледниковья и закономерно входим в период «великого похолодания».

## 1.4. Влияние термохалинной циркуляции на климат Земли

Понижение глобальной температуры ведет к понижению стерического (плотностного) уровня Мирового океана, который определяется разностью в плотности океанических вод, которая зависит от разности их температуры и солености.

Термохалинная циркуляция (ТЦ) представляет собой крупно масштабную океаническую циркуляцию или конвейер, в котором происходит движение водных масс за счет перепада плотности воды, образовавшегося вследствие неоднородности распределения температуры и солёности в океане. В самом наименовании термина заложены два фактора, которые вместе определяют плотность морской воды – температура (термо) и солёность (халина). ТЦ является глобальным объединением всех существующих течений Мирового океана. Рассмотрим некоторые из них. Стоит обратить внимание на то, что вариации солнечной активности через атмосферную и гидросферную циркуляцию определяют изменение размеров ледового покрытия в полярных областях Арктики (Северный полюс) и Антарктики (Южный полюс). Именно количество атмосферных осадков и температурный режим атмосферы регулируют объемы накопления и таяния ледниковых щитов.

Идея солнечного влияния на льдообразование в полярных областях была высказана в 1918 году немецким географом, профессором Людвигом Меккингом. Он утверждал, что количество льда в морях варьирует, и что это вызвано вариациями солнечной активности – периоды максимальной солнечной активности способствуют уменьшению количества льда, а периоды минимальной – его увеличению.

Активное таяние льдов (что мы и наблюдаем в настоящее время) приводит к тому, что огромная масса пресной, холодной, плотной воды уносится Лабрадорским течением (ЛТ), которое также является холодным морским течением. Траектория течения – между побережьем Канады и Гренландией, устремленное в южном направлении из моря Баффина до Ньюфаундлендской банки. У Ньюфаундленда ЛТ смешивается с тёплым струйным течением Гольфстрим (Г), отклоняя его в сторону Европы. Холодные воды подныривают под Г, то есть происходит процесс опреснения и охлаждения стоковым течением. Когда степень опреснения достигает определенного уровня, то плотность вод ЛТ уменьшается, оно поднимается на поверхность и преграждает дорогу Гольфстриму, который значительно влияет на климат Западной Европы. Так, например, в шотландском Глазго средняя температура в январе месяце составляет +3,5 градуса, а в находящейся на той же широте Москве –9,5. Все из-за того, что Глазго находится ближе к “батарее” Гольфстрима. Схема течения Гольфстрима приведена на рис. 1.6.

Гольфстрим представляет собой систему течений, простирающаяся от полуострова Флорида до Скандинавии, Шпицбергена, Баренцева моря и Северного Ледовитого океана. Ширина потока составляет 70–90 км на юге, увеличивается до 100–120 км на широте пролива Хаттерас и охватывает океанские воды до глубины 0,7–0,8 км. Ежегодная тепловая мощность Гольфстрима оценивается 1,4·1015 Дж. Температура на поверхности потока достигает +25°С в Мексиканском заливе, а его скорость – 6–10 км/ч и уменьшается до 3–4 км/ч у Ньюфаундлендской банки.


Рис.1.6. Схема течения Гольфстрима

Теплые воды Гольфстрима обогревают нижние слои атмосферы над океаном, а западные ветры переносят это тепло в Европу. Благодаря Гольфстриму климат Европы на 11-20°С теплее своих климатических норм, а также норм других регионов планеты, расположенных на этой же широте.

Температурный режим Гольфстрима в определенной мере связан с Североатлантической осцилляцией (осцилляция – колебания; САО/САК), которая формируется под действием долговременных вариаций солнечной активности и также оказывает существенное влияние на изменение атмосферной циркуляции.

Североатлантическая осцилляция-это непостоянство климата на севере Атлантического океана, что проявляется, прежде всего, в изменении температуры морской поверхности.

Североатлантическое колебание является одной из важнейших характеристик крупномасштабной циркуляции атмосферы в северном полушарии. Оно выражено во все сезоны года и проявляется в масштабах от нескольких суток до нескольких столетий. В многочисленных работах US CLIVAR (Climatic Variability and Predictability/Климатическая изменчивость и предсказуемость), показано влияние САК на основные гидрометеорологические поля в атлантико-европейском регионе.

Климатические колебания в Северном полушарии связаны с североатлантической осцилляцией, которая измеряется на 2-х станциях: одна станция находится на Канарских островах, другая – в Исландии. Измеряемые показатели качаются: то на одном возрастают, то на другом снижаются и наоборот. Сам Гольфстрим тоже то разгоняется, то замедляется, который обогревает Европу. Но были случаи, когда Гольфстрим прекращал двигаться, 10 000 – 11 000 лет назад, когда прекращалось таяние ледников в последнем, сартанском периоде. Под канадским ледниковым щитом существовало озеро, которое называлось по имени исследователя Агассис. Это было огромное озеро пресноводное озеро, которое в один момент выплеснулось в Атлантический океан и остудило его поверхность, и Гольфстрим не мог работать, не стало энергии, чтобы двигаться.

Существует и южная осцилляция, которую измеряют в Южном полушарии, оно контролирует Эль-Ниньо (отрицательные значения индекса) и Ла-Ниньо (положительные значения индекса). Важное значение в климатическом изменении играют стоковые ветры, которые формируются над ледниковыми шапками и стекают в разные стороны в область теплых морей.

Ветровые поверхностные течения, такие как Гольфстрим, перемещают воды из экваториальной части Атлантического океана к северу. Эти воды попутно охлаждаются и, в итоге, за счёт увеличившейся плотности, погружаются ко дну (формируя Североатлантическую глубинную водную массу). Плотные воды на глубинах перемещаются в сторону, противоположную направлению движения ветровых течений. Хотя бо́льшая их часть поднимается обратно к поверхности в районе Южного океана, самые “старые” из них (с транзитным временем около 1600 лет) поднимаются в северной части Тихого океана. Таким образом, между океанскими бассейнами существует постоянное перемешивание, которое уменьшает разницу между ними и объединяет океаны Земли в глобальную систему. Во время движения водные массы постоянно перемещают как энергию (в форме тепла), так и вещество (частицы, растворённые вещества и газы), поэтому термохалинная циркуляция существенно влияет на климат Земли.

## 1.5. Влияние парникового эффекта на климат

. Парниковый эффект – это повышение температуры нижних слоёв атмосферы за счёт того, что некоторые газы препятствуют излучению тепловой энергии с поверхности планеты в космическое пространство. Играет решающую роль в сохранении жизни на Земле – если бы парникового эффекта не было, температура была бы почти на 32-39 градусов ниже, чем сейчас. Земля находится в состоянии теплового равновесия. Средние годовые температуры земной поверхности и атмосферы в любой точке Земли мало меняются от года к году. Это означает, что на верхней границе атмосферы солнечная радиация уравновешивается излучением Земли. Но не всё излучение Земли уходит в космическое пространство. Его значительная часть поглощается находящимися в атмосфере водяным паром и парниковыми газами.

Парниковый эффект имеет место не только на Земле. К примеру, сильный парниковый эффект на соседней планете – Венере. Атмосфера Венеры почти целиком состоит из углекислого газа, и в результате поверхность планеты разогрета до 475°С. Климатологи полагают, что Земля избежала такой участи благодаря наличию на ней океанов. Океаны поглощают атмосферный углерод, и он накапливается в горных породах, таких как известняк. Посредством этого углекислый газ удаляется из атмосферы. На Венере нет океанов, и весь углекислый газ, который выбрасывают в атмосферу вулканы, там и остается. В результате на планете наблюдается неуправляемый парниковый эффект.

Парниковые газы – газообразные составляющие атмосферы природного, или антропогенного происхождения, которые поглощают и переизлучают инфракрасное излучение.

Явление естественного парникового эффекта позволяет поддерживать на поверхности Земли температуру, при которой стало возможным возникновение и развитие жизни. Это было обусловлено естественными изменениями климата в последние несколько миллионов лет. Физические процессы, из-за которых парниковые газы могут повысить температуру воздуха, известны с конца XIX в. Но до недавнего времени антропогенным парниковым газам придавалось мало значения. Антропогенное увеличение концентрации парниковых газов приводит к повышению температуры поверхности Земли, изменению климата и негативным геоэкологическим последствиям, рис. 1.7.


Рис. 1.7. Воздействие парникового эффекта на природные процессы и его геоэкологические последствия

Список парниковых газов, подлежащих ограничению, определен в Приложении А к Киотскому протоколу (подписан в Киото (Япония) в декабре 1997г. 159 государствами) и включает двуокись углерода (CO2), метан (CH4), закись азота (N2O), перфторуглероды (ПФУ), гидрофторуглероды (ГФУ) и гексафторид серы (SF6).

Очень обстоятельные исследования парникового эффекта были проведены в Национальном Центре атмосферных исследований (США). Они так оценили удельный вес газов в создании эффекта: водяной пар – 60%, углекислый газ – 26%, озон – 8%, метан – 6%. Дальнейшие исследования показали, что облака (водяного пара) усиливают парниковый эффект в нелинейной пропорции. Тогда доля водяного пара возрастает до 70%, а доля углекислого газа снижается до 22%. Водяной пар оказывает более сильное воздействие потому, что его в атмосфере значительно больше, чем углекислого газа и значимость углекислого газа для парникового эффекта во много раз ниже, чем это признано.

Водяной пар – самый распространенный парниковый газ – исключен из данного рассмотрения, так как нет данных о росте его концентрации в атмосфере (связанная с ним опасность не просматривается). В то же время, увеличение температуры Земли, вызванное другими факторами, увеличивает испарение и общую концентрацию водяного пара в атмосфере при практически постоянной относительной влажности, что, в свою очередь, повышает парниковый эффект. Таким образом, возникает некоторая положительная обратная связь. С другой стороны, повышение влажности способствует развитию облачного покрова, а облака в атмосфере отражают прямой солнечный свет, тем самым увеличивая альбедо Земли. Альбедо- характеристика отражательной (рассеивающей) способности поверхности земли. Повышенное альбедо приводит к антипарниковому эффекту, несколько уменьшая общее количество поступающего солнечного излучения и дневной прогрев атмосферы

Двуокись углерода (углекислый газ) (СО2). Источниками углекислого газа в атмосфере Земли являются вулканические выбросы, жизнедеятельность биосферы, деятельность человека. Примерно 65% антропогенных выбросов углекислого газа в атмосферу связано со сжиганием ископаемого топлива (нефти, газа, угля и др.) и 35%– с уменьшением его поглощения, вызванного освоением новых земель и массовой вырубкой лесов. При этом примерно 45% от общего количества выбросов углекислого газа остаётся в атмосфере, 30%– поглощается океаном, а остальная часть усваивается биосферой.

Некоторые промышленные процессы приводят к значительному выделению углекислоты (например, производство цемента). Основными потребителями углекислого газа являются растения, однако, в состоянии равновесия, большинство биоценозов за счет гниения биомассы производит приблизительно столько же углекислого газа, сколько и поглощает. Углекислый газ является "долго живущим" в атмосфере. Круговорот диоксида углерода представлен на рис. 1.8.

Оцениваемый эффективный период пребывания для СО2 колеблется в пределах от 50 до 200 лет.

Метан (СН4) имеет как природное, так и антропогенное происхождение. Парниковая активность метана примерно в 21 раз выше, чем у углекислого газа. Время жизни метана в атмосфере составляет примерно 12 лет. Сравнительно короткое время жизни в сочетании с большим парниковым потенциалом делает его кандидатом для смягчения последствий глобального потепления в ближайшей перспективе.

Как показали недавние исследования, быстрый рост концентрации метана в атмосфере происходил в первом тысячелетии нашей эры (предположительно в результате расширения сельхозпроизводства и скотоводства и выжигания лесов).


Рис. 1.8. Круговорот диоксида углерода

В период с 1000 по 1700 годы концентрация метана упала на 40%, но снова стала расти в последние столетия (предположительно в результате увеличения пахотных земель, пастбищ и выжигания лесов, использования древесины для отопления, увеличения поголовья домашнего скота, количества нечистот, выращивания риса). Некоторый вклад в поступление метана дают утечки при разработке месторождений каменного угля и природного газа, а также эмиссия метана в составе биогаза, образующегося на полигонах захоронения отходов. Анализ пузырьков воздуха во льдах свидетельствует о том, что сейчас в атмосфере Земли больше метана, чем в любое время за последние 400000 лет.

Закись азота (N2O) – третий по значимости парниковый газ Киотского протокола. Выделяется при производстве и применении минеральных удобрений, в химической промышленности, в сельском хозяйстве и т. д. На него приходится около 6% глобального потепления.

Перфторуглероды – ПФУ (Perfluorocarbons – PFCs). Углеводородные соединения, в которых фтор частично замещает углерод. Основным источником эмиссии этих газов является производство алюминия, электроники и растворителей. При алюминиевой плавке выбросы ПФУ возникают в электрической дуге или при так называемых анодных эффектах.

Гидрофторуглероды (ГФУ) – углеводородные соединения, в которых галогены частично замещают водород.

Гексафторид серы (SF6) – парниковый газ, использующийся в качестве электроизоляционного материала в электроэнергетике. Гексафторид серы (элегаз, или шести фтористая сера) – неорганическое вещество, при нормальных условиях тяжелый газ, в 5 раз тяжелее воздуха. Выбросы происходят при его производстве и использовании. Чрезвычайно долго сохраняется в атмосфере и является активным поглотителем инфракрасного излучения. Это соединение, даже при относительно небольших выбросах, обладает потенциальной возможностью влиять на климат в течение продолжительного времени в будущем.

Озон– парниковый газ, находящийся как в стратосфере, так и в тропосфере. Но определить его значение в парниковом сложнее по сравнению с другими газами, так как территориальное распределение этого газа очень изменчиво.

В 2000–2010 гг. глобальные выбросы парниковых газов (ПГ) росли быстрее (на 2,2% в год), чем в три предшествующих десятилетия (на 1,3% в год в 1970–2000 гг.), несмотря на глобальный экономический кризис и усилия растущего числа стран реализовать Рамочную конвенцию ООН об изменении климата и Киотский протокол. За последние четыре десятилетия накопленные выбросы углекислого газа увеличились с 900 млрд т СО2 в 1970 г. до 2 000 млрд т в 2010 г. Выбросы ПГ от сжигания топлива в 2013 г. превысили 32 млрд т СО2, и при отсутствии жестких мер политики по их контролю могут вырасти до 50–70 млрд СО2 к 2050 г. и до 90 млрд т СО2 – к 2100 г.

Расчеты показывают, что без существенных дополнительных мер по контролю за выбросами в ближайшие 20 лет будет практически невозможно удерживать концентрацию ПГ в атмосфере в рамках 450–500 ppm. Это означает, что потребуются большие усилия по снижению выбросов в 2030–2050 гг. или широкомасштабное применение технологий удаления ПГ из атмосферы либо ее охлаждения в последующие годы. Хотя смягчение воздействия на климат сопряжено с существенными затратами, они могут быть снижены за счет устранения барьеров для проникновения на рынок низкоуглеродных технологий и возобновляемых источников энергии.

Без сомнения человеческая деятельность в масштабах планеты негативно влияет на окружающую среду. В 2014 году глобальные выбросы по вине человека составили 9,795 гигатонн углерода или 35,9 гигатонн углекислого газа CO2, природными процессами (вулканическая деятельность, дегазация глубинных разломов, выделения мировым океаном, разложение органики, и т. д.) выбросы составили 119 гигатонн углерода или 439 гигатонн CO2. Человеческая деятельность слишком мала по сравнению с природными процессами, чтобы серьезно влиять на выбросы СО2 в атмосферу.

## 1.6. Влияние извержения вулканов на климат

По всему миру карту усеивают вулканы всех форм и размеров. Вдоль суши вокруг Тихого океана расположены хорошо известные вулканы Тихоокеанского огненного кольца. От Алеутских островов до гор Анд в Чили эти вулканы сформировали свою местную и региональную среду обитания.

По сути, вулканы представляют собой геологические объекты, которые выделяют магматический материал из-под поверхности Земли на поверхность, рис. 1.9. Магмы являются отправной точкой для создания вулкана. Образование магмы осуществляется несколькими способами:

1) субдукция океанической коры,

2) создание горячей точки из мантийного плюма,

3) расхождение океанических или континентальных плит.

В горячих точках океанической коры развиваются различные магматические системы, основанные на скоростях движения плит. Гавайи и архипелаг Мадейра (у западного побережья Африки) являются примерами вулканических комплексов.


Рис.1.9. Извержение вулкана

В то время как большинство вулканов выбрасывают некоторую смесь одних и тех же нескольких газов, выбросы каждого вулкана содержат разное соотношение этих газов. Водяной пар является преобладающей молекулой газа, образующейся, за ним следуют диоксид углерода (CO2) и диоксид серы (SO2). Выброс серы из вулканов оказывает огромное воздействие на окружающую среду, и это важно учитывать при изучении крупномасштабных последствий вулканизма. Вулканы являются основным источником серы (в форме SO2), которая попадает в стратосферу, где затем вступает в реакцию с радикалами OH с образованием серной кислоты (H2SO4). Молекулы серной кислоты конденсируются на существующих аэрозолях и могут стать достаточно большими, чтобы образовать ядра для дождевых капель и выпадать в осадок в виде кислотных дождей. Дождь, содержащий повышенные концентрации SO2, убивает растительность, что затем снижает способность биомассы района поглощать CO2 из воздуха. Это также создает неблагоприятную среду в ручьях, озерах и грунтовых водах. Повышенная концентрация серы в атмосфере может привести к разрушению озонового слоя и к ее потеплению.

Вулканы с кислым составом расплава производят чрезвычайно взрывоопасные извержения, которые могут выбрасывать огромное количество пыли и аэрозолей высоко в атмосферу. Эти выбросы твердых частиц являются мощными факторами, влияющими на климат, и могут спровоцировать самые разнообразные реакции, включая потепление, похолодание и подкисление дождевой воды. Реакция климата зависит от высоты пылевого облака, а также от размера и состава пыли. Некоторые вулканические силикаты очень быстро охлаждались, создавая стекловидную текстуру; их темный цвет и отражающая природа поглощают часть излучения и отражают остальное. Такой вулканический материал, впрыскиваемый в стратосферу, блокирует солнечное излучение, нагревая этот слой атмосферы и охлаждая область под ним. Характер ветра может распространять пыль по обширным географическим регионам; например, извержение вулкана Тамбора в Индонезии в 1815 году произвело так много пыли, что похолодание на 1 градус по Цельсию было отмечено даже в Новой Англии и продолжалось в течение нескольких месяцев. Европейцы и американцы назвали его эффект “годом без лета”.

Вулканические выбросы содержат следовые количества тяжелых металлов, которые могут влиять на гидросферу, когда они попадают в нижние слои атмосферы. Когда большие количества этих выбросов собираются на небольшой площади, последствия загрязнения становятся первостепенными.

Краткосрочное (от месяцев до лет) воздействие вулканизма на атмосферу, климат и окружающую среду в значительной степени зависит от местоположения, времени, потока, величины и высоты выбросов сернистых газов. Эпизодические взрывные извержения представляют собой основное возмущение стратосферного аэрозоля. В тропосфере картина менее ясна, но значительная часть глобального тропосферного сульфатного бремени может быть вулканогенной. Сульфатный аэрозоль влияет на радиационный баланс Земли, рассеивая и поглощая коротковолновое и длинноволновое излучение, а также действуя как ядра конденсации облаков. Когда облака, содержащие вулканическую серу в газовой и аэрозольной фазах, попадают в пограничный слой и на поверхность Земли, это может привести к серьезным последствиям для окружающей среды и здоровья. Примерами воздействия на окружающую среду и здоровье являются потери сельского хозяйства из-за кислотных дождей и затенения частицами, ущерб экосистемам и загрязнение гидросферы.

Интенсивность извержения вулкана определяется высотой и эффектом выброшенного материала. Хотя крупные извержения происходят реже, чем мелкие, более крупные извержения все же выбрасывают в атмосферу больше твердых частиц. Такое поведение выбрасываемого материала в течение всего года оказывает незначительное воздействие на атмосферу по сравнению с более крупными извержениями. Со временем изменения в составе извержений меньшего масштаба приводят к изменениям атмосферных циклов и глобального климата. Крупномасштабные извержения немедленно вызывают изменения в атмосфере, что, в свою очередь, приводит к климатическим изменениям в непосредственной близости. Чем больше вулканическое извержение, тем выше высота, достигнутая выброшенными силикатными материалами. Более крупные извержения в среднем выделяют не так много, как более мелкие извержения. Это связано с периодом возврата извержений и количеством выброшенного материала за одно извержение. Высота выброса серы в атмосферу представляет собой еще один важный фактор, определяющий воздействие на климат. Более интенсивные извержения с большей вероятностью поднимают реактивные сернистые газы в стратосферу, где они могут генерировать климатически эффективный аэрозоль.

Местоположение вулкана сильно влияет на географическое распределение атмосферного нагрева и развитие планетарных волн, которые влияют на циркуляцию воздуха (особенно в северном полушарии). Другим важным фактором является то, что высота тропопаузы меняется в зависимости от широты – в тропиках она составляет около 16-17 км над уровнем моря, но опускается до 10-11 км в высоких широтах. Однако есть два фактора, которые ограничивают этот эффект. Во-первых, извержение в высоких широтах будет иметь более ограниченный эффект, чем в низких широтах, потому что дальше от тропиков меньше солнечной энергии для перехвата. Во-вторых, атмосферная циркуляция работает таким образом, чтобы ограничить последствия извержений в высоких широтах. Тропическое извержение, которое выбрасывает аэрозоль в стратосферу, приводит к локальному нагреву. Напротив, вулканический аэрозоль, выбрасываемый в стратосферу из высокоширотных вулканов, будет иметь тенденцию оказывать противоположное влияние на температурный градиент, приводя к застою меридионального воздушного потока.

Вулканы не только влияют на климат, на них влияет климат. Во времена оледенения вулканические процессы замедляются. Росту ледников способствует слабая летняя жара и усиление зимних холодов, а когда ледники становятся больше, они становятся тяжелее. Этот избыточный вес вызывает обратный эффект на способность магматической камеры образовывать вулкан. Термодинамически магма будет легче растворять газы, когда давление на магму больше, чем давление пара растворенных компонентов. Накопление ледников обычно происходит на больших высотах. Накопление льда может привести к разрушению магматической камеры и кристаллизации под землей. Причина разрушения магматической камеры возникает, когда давление льда, давящего на Землю, больше, чем давление, оказываемое на магматическую камеру в результате тепловой конвекции в мантии. Данные керна льда из ледников дают представление о прошлом климате. Изотопы кислорода и запись ионов кальция являются важными показателями климатической изменчивости, в то время как пики содержания сульфат-ионов (SO4) и электропроводности льда указывают на выпадение вулканического аэрозоля. Как видно из ледяных кернов, извержения вулканов в тропиках и южном полушарии не зафиксированы в ледяных щитах Гренландии. Осадки от тропических извержений можно наблюдать на обоих полюсах, хотя это занимает почти два года и состоит только из сернистых осадков. Одним из поразительных открытий ледяного керна является свидетельство многочисленных крупных извержений, которые иначе не были обнаружены в записях тефры. Одно из предостережений к этому подходу заключается в том, что она не является безотказной. Чем больше глубина, с которой извлекается керн, тем больше вероятность того, что он подвергся деформации, преобладающие ветры и химический состав атмосферы играют большую роль в перемещении вулканических летучих веществ от их источника к их конечным местоположениям на поверхности или в атмосфере.

Во время мелового периода (мелово́й пери́од начался145,0 млн лет назад, закончился 66,0 млн лет назад). Земля испытала необычную тенденцию к потеплению. Одно из объяснений этого потепления объясняются тектоническими и магматическими силами. Одна из теорий – магматический суперплюм, вызывающий высокий уровень CO2 в атмосфере. Уровень углекислого газа в меловом периоде мог быть в 3,7-14,7 раза выше, чем в настоящее время, вызывая в среднем 2,8-7,7 градуса Цельсия. Тектонически, движения плит и падение уровня моря могут вызвать дополнительные 4,8 градуса Цельсия во всем мире. Совместное воздействие магматических и тектонических процессов могло привести к тому, что температура Земли мелового периода могла быть на 7,6-12,5 градуса Цельсия выше, чем сегодня.

Вулканы представляют мощные образы и силы в ландшафте Земли. Образование вулкана зависит от его местоположения и магматического происхождения. Магмы будут оставаться расплавленными до тех пор, пока давление и температура не позволят кристаллизоваться и выделять газы. Во время выделения газов магматический очаг поднимется и встретится с поверхностью Земли, вызывая извержение вулкана. В зависимости от состава расплавленного материала, этот вулкан может содержать различные газы. Большинство газов, выбрасываемых при извержении вулканов, являются парниковыми газами и вызывают изменения атмосферы. Эти атмосферные изменения затем заставляют климат, как региональный, так и локальный, достигать нового равновесия с новой атмосферой. Эти изменения могут проявляться в виде похолодания, потепления, увеличения количества осадков и многих других.

Недавние статьи предполагают, что рост вулканизма в значительной степени ответственен за тенденцию к похолоданию. Хотя Год без лета в 1816 году пришелся на период минимума Далтона, основной причиной низких температур в том году стало взрывное извержение вулкана Тамбора в Индонезии годом ранее, которое стало одним из двух крупнейших извержений за последние 2000 лет. Следует также учитывать, что рост вулканизма, возможно, был вызван более низким уровнем солнечного излучения, поскольку существует слабая, но статистически значимая связь между уменьшением солнечного излучения и увеличением вулканизма.