Климаты прошлых эпох

Климаты прошлых эпох

Дмитровский филиал Астраханский Государственный Технический Университет

РЕФЕРАТ

на тему:

Климаты прошлых эпох

Выполнил: Гарсия Д.А.

Рыбное, 2008

Содержание

Введение

1. Изменение климата в Фанерозое

2. Изменение климата в Четвертичный период        

Введение

На протяжении геологической истории Земли вместе со всей земной природой менялись состав атмосферы, ее масса, менялся и климат. По современным представлениям, за этот период времени многократно изменялись очертания материков, конфигурация и высота горных систем, площадь суши и океана, происходили колебания эксцентриситета орбиты Земли и наклон вращения Земли к плоскости орбиты. Следовательно, неизбежно происходили изменения климатических и географических факторов климата.

1. Изменение климата в Фанерозое

Начало палеозоя характеризовалось теплым климатом. Основные массы суши были сосредоточены в тропических и умеренных широтах. Южный и Северный полюса омывались океаном, и это препятствовало образованию льда. Похолодание климата, приведшее к новому крупному оледенению, отмечено около 450 млн. лет назад в позднем ордовике. К этому времени на поверхности земного шара произошли значительные перемещения материковых плит: на западе существовали обособленные друг от друга древние аналоги Северной Америки и Евразии. На востоке материки объединились в суперконтинент Гондвана, в который входили Африка, Южная Америка, Индия, Антарктида и Австралия. Позднеордовикский Южный полюс находился на месте нынешней Сахары. Здесь развилось большое покровное оледенение. Во время этого оледенения ледниковые щиты достигали толщины 2 км.

К силуру, т.е. 440 млн. лет назад, средняя температура снова выросла примерно до 20°С. Это на 5°С выше современной температуры. Климат стал более теплым. Потепление продолжалось и в девоне (от 400 до 350 млн. лет назад), когда средняя температура Земли достигала 25°С. Во многих районах бурно развивалась растительность, климат был тропическим. Такие же условия сохранились и в карбоне. Однако, в течение каменноугольного периода происходило похолодание. Каменноугольные период, охватывающий интервал 350-285 млн. лет назад, был временем, когда образовался суперконтинент Пангея, простиравшийся от Северного до Южного полюсов. В начале Перми мощное покровное оледенение стало максимальным. Средняя температура упала до 8°С. Глубокое похолодание климата имело существенное влияние на развитие растительного и животного мира. К концу пермского периода вымерло 75% семейств земноводных и свыше 80% пресмыкающихся. Но определенные виды растений, наоборот, сумели приспособиться к холодному климату.

В начале триасового периода (230 млн. лет назад) все основные массивы суши были спаяны в единый суперконтинент – Пангею. Впоследствии в Юрском периоде Пангея стала распадаться. Открылся широкий пролив между южным суперконтинентом Гондваной и северным суперконтинентом Лавразией, часть которого оказалась затопленной. Гондвана раскололась на Южную Америку, Африку, Индию, Антарктиду и Австралию. В течение триасового периода происходило постепенное потепление. Юрский период характеризовался теплыми температурами на всем своем протяжении. Юрскому климату была свойственна широтная зональность. В Юрский период на Земле царствовали динозавры. В меловой период, т.е.135 млн. лет назад, климат оставался теплым, средняя температура была 25°С. В Западной Европе средние годовые температуры в Европе достигали 18-22°С. В целом меловой период был теплее современного, хотя широтная зональность была отчетливой даже в самые теплые века мела.

В конце мелового периода происходит великое вымирание морской и наземной мезозойской флоры и фауны – погибли аммониты, белемниты, динозавры и значительная часть морского планктона. Причиной этой природной катастрофы, вероятно, было относительно кратковременное похолодание, вызванное выбросом в атмосферу огpомного количества аэрозолей, которые уменьшили приток солнечной радиации к земной поверхности до значений, понизивших глобальную температуру на 2,9°С относительно предшествующего времени и температуру морской воды в полярных районах до 7 -8°С.

Oтносительно причины выброса аэрозолей в атмосферу существуют две точки зрения. Одни ученые считают, что выброс аэрозолей в атмосферу произошел в результате столкновения Земли с астероидом. Об этом свидетельствует прослойка в породах на границе между мезозоем и кайнозоем с повышенным содержанием иридия, который приносится на Землю из космоса. Другие связывают выброс аэрозолей в атмосферу с взрывным усилением в это время вулканизма, отмечая, что при извержениях наряду с пеплом и газами мог переноситься и иридий, который содержится в ультраосновных породах мантии. Как бы то ни было, но к концу мелового периода глобальная температура снова повысилась и превышала современную на 7-10°С.

Таким образом, на рубеже между мезозоем и кайнозоем климат Земли отличался мягкостью, был теплым и влажным, льдов в полярных районах не было, контраст между экватором и полюсами составлял 15-16°С, в то время как сейчас он меняется от 30°С летом до 60°С зимой.

Кайнозойская эра, которая началась 65 млн. лет назад, вначале характеризовалась теплым климатом. В палеоцене сохранялись высокие температуры: средняя глобальная температура в это время превышала современную примерно на 8-9°С, средняя годовая температура на широте Лондона (51° с.ш.), например, была не менее 21°С (сейчас она равна 10°С), средний меридиональный градиент экватор - полюс был равен 15-17°С, т.е. примерно в два раза меньше, чем летом нашего времени.

Затем начиная с позднего эоцена (примерно 44 млн. лет назад) началось устойчивое ступенеобразное понижение глобальной температуры. Уже к середине олигоцена (30-35 млн. лет назад) температура поверхности воды в экваториальных широтах Тихого океана понизилась до 17-18°С, а придонных вод - до 5°С. В миоцене начиная с 23 млн. лет назад началось потепление, которое достигло пика в период между 19 и 15 млн. лет назад. Оно охватило все континенты. Средние годовые температуры, например в Центральной Европе, не опускались ниже 18-20°С, а годовые суммы осадков составляли не менее 1000 мм, в Западной Сибири среднегодовая температура воздуха не опускалась ниже 10-12°С.

Новое резкое падение температуры началось с середины миоцена, примерно 15 млн. лет назад. К концу этого периода температура придонных вод составляла 2°С. Она характеризует климатические условия в полярных широтах земного шара, поскольку придонные воды - это опустившиеся в полярных районах воды и растекшиеся затем по дну без изменения своей температуры

Так, в начале плиоцена 5,0 млн. лет назад началось потепление, вызвавшее таяние ледникового щита Антарктиды и горных ледников Северного полушария. Это привело к мощной глобальной трансгрессии (4,7-4,4 млн. лет назад), поднявшей уровень мирового океана на 100 м. Однако около 3,3-3,2 млн. лет назад началось новое глобальное похолодание, которое характеризовалось резким возрастанием нестабильности климата. Похолодание привело к появлению ледниковых щитов в Северном полушарии, в частности к возникновению первого покровного оледенения в Северной Америке (2,8-2,4 млн. лет назад), распространившегося до Великих озер, к росту континентальных ледниковых щитов в Антарктиде и резкому падению уровня Мирового океана. Понижение уровня океана привело к обнажению больших участков суши и, таким образом, к увеличению континентального климата, а также изменило условия водообмена между различными бассейнами и, вероятно, привело к потере связи между Тихим, Индийским и Атлантическим океанами в тропических широтах. Появление мощного ледникового покрова в Антарктиде привело к увеличению альбедо и уменьшению солнечной радиации, получаемой Землей, к охлаждению вод циркумполярного течения вокруг Антарктиды и, следовательно, понижению температуры придонных вод всего Мирового океана.

2. Изменение климата в Четвертичный период

Плейстоцен (продолжительность 1,5±0,5 млн. лет) в течение долгого времени был синонимом названия «ледниковый период», поскольку считалось, что оледенение в Северном полушарии началось только в плейстоцене. Но оледенение в Южном полушарии началось в миоцене 15 млн. лет назад, а в Северном полушарии ледовые щиты появились 3 млн. лет назад. В течение плейстоцена происходила смена похолоданий климата и межледниковий.

Плейстоцен начинается оледенением Гюнц 1,2-1,0 млн. лет назад. Южная граница гюнцского оледенения достигла 56° с.ш. В Европе и 40° с.ш. в Америке. Гюнц закончился гюнц-миндельским потеплением 1,0-0,76 млн. лет назад.

В Северо-Западной Европе во время этого межледниковья были распростанены широколиственные леса, средняя годовая температура равнялась 9°С.

Далее наступило классическое оледенение Альп – миндель - примерно 790-580 тыс. лет назад. По некоторым данным в эту эпоху наблюдалась максимальная площадь ледяного покрова. В Западной Европе скандинавский ледовый щит распространялся далеко на юг, захватив Англию. На территории России во время Окского оледенения южный край ледника достигал устья Камы. Далее последовало Миндель-Рисское межледниковье (580-350 тыс. лет назад). В Европе температура воздуха летом была выше на 2-3° С выше, чем в современный период. Виноград распространился на Британские острова, Данию и Польшу. В центре России в это время росли широколиственные леса: граб, липа, тис, грецкий орех. Были также и хвойные леса. Миндель-рисское межледниковье является одним из самых теплых времен плейстоцена.

Вслед за этим межледниковьем наступило новое похолодание – Рисский ледниковый период (350-150 тыс. лет назад). Последнее оледенение, названное на территории Западной Европы Вюрм-Висла, в нашей стране – валдайским и зырянским, а в Северной Америке – висконсинским, началось 115 тыс. лет назад. В Евразии началось образование и накопление  льда над Скандинавским нагорьем. Распространение ледникового покрова на Западную Европу привело к исчезновению лесов в Англии, Нидерландах, Германии и на северо-западе современной России. Уровень Мирового океана понизился примерно на 60 м ниже современного положения.

В позднем Вюрме – с 25 тыс. лет назад до 10 тыс. лет назад – продолжалось похолодание климата и наступление ледникового покрова, который достиг максимального за весь вюрмский период размера 21 тыс. лет назад. Уровень поверхности Мирового океана был на 85 м ниже современного.

В центре субтропических антициклональных круговоротов температура повышалась. В среднем для Земного шара температура поверхностных вод Мирового океана была на 2,3°С ниже, чем в настоящее время. Расчеты показали, что климат эпохи оледенения в континентальных областях, не покрытых льдами, был существенно холоднее. В Восточной Европе температура была на 10-15°С ниже современной. В среднем для Земли воздух был на 5°С холоднее современного, а климат суше.

Позже началось отступание Скандинавского и Северо-Американского ледниковых щитов.

Заключение

Таким образом, изменение климата в кайнозое и плейстоцене объясняется следующим образом. Постепенное уменьшение концентрации СО₂ в олигоцене и миоцене, расположение Антарктиды в районе Южного полюса, увеличение поверхности суши и ее высоты дали начало постепенному похолоданию климата, которое привело сначала к оледенению Антарктиды, а затем и полярных районов Северного полушария. Как только оледенение достигло критической величины, климатическая система атмосфера-океан-ледники-суша становится неустойчивой, и начинаются колебания климатических параметров.

Рассматривая плейстоцен в последовательности климатов, можно сказать, что это холодный период.