Эволюция взглядов на изменение климата в Центральной Азии
Борисова Е.А.
В статье рассматривается эволюция взглядов на причины изменения климата в Центральной Азии.
Ключевые слова: Центральная Азия, изменение климата, усыхание, потепление, антропогенный фактор.
The article examines the evolution of views on the reasons of climate change in Central Asia.
Keywords: Central Asia, climate change, drying, warming, anthropogenic factor.
Засушливость климата современной Средней Азии и различные свидетельства того, что в прошлом климат был более комфортным, породили в конце XIX - начале XX в. теорию иссушения (усыхания) Cреднеазиатского/Туркестанского региона. Ее основоположниками и приверженцами были академики Василий Радлов, Николай Веселовский, немецкий астроном и историк Франц фон Шварц, академики Иван Васильевич Мушкетов, Владимир Афанасьевич Обручев и др. Эта теория была настолько популярна, что многие последующие авторы, описывая региональный климат, брали ее за аксиому.
Процесс иссушения отсчитывался с того момента, когда Средняя Азия, согласно некоторым исследованиям, представляла некогда дно замкнутого моря. По данным немецкого географа и геолога Ф. В. Рихтгофена (1833-1905), тоже сторонника теории иссушения, остатки этого огромного моря в настоящее время представлены в виде или небольших озер, расположенных на различной высоте над уровнем океана, или же сравнительно больших внутренних бассейнов, в которых и поныне происходит заметное уменьшение воды. Руководствуясь этими представлениями, немецкий ученый так определял Среднюю Азию: это область замкнутых водных бассейнов, не имеющих естественного стока к морю. Он описывал Центральную и Среднюю Азию как «пространство, простирающееся от Тибета до Алтая и от Памира на западе до гор Хингана, служащего водоразделом великих китайских рек и вод… Это море соединялось с Аралокаспийским морем Джунгарским рукавом» (Шахназаров 1908: 5).
В качестве подтверждения продолжающегося усыхания обычно приводилось соотношение годовых выпавших атмосферных осадков к объемам испаряемой влаги. Приводимые цифры показывали, что испарение значительно превышает количество выпавших в регионе осадков. При этом отмечалось, что процесс окончательного иссушения тормозится лишь окружающими этот край горами, «которые, улавливая на самых вершинах некоторую часть испаряющейся воды, удаляют наступление рокового момента на многие тысячи лет» (Там же: 28-29). В доказательствах также учитывались и высохшие русла рек, и находящиеся в пустынях и песках развалины некогда процветающих, но затем покинутых городов, а также надвигающиеся пески.
Эту популярную теорию опроверг академик Л. С. Берг (1876-1950). Он указывал на то, что с 1885 г. Аральское море прибывало, и с 1880 по 1908 г. его уровень повысился на несколько метров, хотя он и не отрицал, что раньше у Арала были и лучшие времена. На основе изучения донных отложений, флоры и фауны Арала Берг приходит к выводу, что некогда Аральское море соединялось с Каспием и Саракамышской впадиной. Согласно его теории, уровень Арала, как и других озер региона, то понижался, то повышался, это определялось климатическими условиями. Однако в историческую эпоху климат Туркестана не претерпел сколько-нибудь значительных изменений, утверждал Берг (Берг 1908). Исчезновение же поверхностно текущей воды в низовьях рек, не достигающих главных речных артерий, высыхание тополевых зарослей у прежних русел, развалины древних городов в пустынях он объяснял блужданием рек, разбором воды для ирригации, набегами кочевников и разрушительными и разорительными войнами, в результате которых были уничтожены плотины и оросительные каналы, уничтожена или угнана в рабство значительная часть населения.
Что же касается того факта, что испарение в этом регионе превышает количество атмосферных осадков, то и тут академик давал свои объяснения. Он утверждал: «Водное хозяйство Туркестана урегулировано природой так, что постоянным хроническим дефицитам воды здесь нет места, и убыль воды в одном пункте пополняется излишками в другом» (Берг 1922). В доказательство он приводил несколько примеров. Вот один из них: «Аму-Дарья у Нукуса (в дельте) с октября 1874 г. по сентябрь 1875 г. испарила 1279 мм воды, а осадков за это же время выпало в Нукусе всего 86 мм. Но вода в Аму-Дарью попадает из ледников и снеговых полей Тянь-Шаня и Памира, где на высотах выпадает не менее 2000 мм в год. В закаспийских Каракумах выпадает в среднем от 100 до 200 мм в год, но здесь в тех местах, где нет растительности, и испаряться с поверхности почвы нечему, а из тех горизонтов, где сохраняется грунтовая влага, испарение, очевидно, ничтожно. Там же, где есть растительность, она, хотя и испаряет некоторое количество влаги, но, с другой стороны: 1) защищает почву от прогревания и иссушения, 2) дает более удобства для образования почвенной воды путем сгущения в порах почвы водяных паров. Таким образом, хотя на равнинах Туркестана испаряемость, т. е. способность испарять, превышает осадки, но фактически прогрессивного иссыхания страны отсюда вовсе не следует» (Там же).
Российский ученый отмечал способность песка быстро пропускать через верхние слои влагу, задерживать и сохранять ее в нижних слоях почвы, тем самым предотвращая процессы иссушения. Механизм пополнения влаги он описывал так: осенние дожди всасываются песком почти целиком, в этот период испарение ничтожно; зимний снег, стаивая постепенно весной, также проникает большей частью в виде воды в почву; летом осадков или не выпадает, или бывают редкие ливни. При этом чем быстрее высыхает поверхностный слой почвы, тем надежнее сохраняется запас влаги в более глубоких слоях почвы. Затем под влиянием сильных дождей на поверхности песка образуется особая корка, еще более уменьшающая испарение. Ссылаясь на исследования почвоведов, Л. Берг далее утверждал, что «почва в условиях сухого климата первоначально теряет испарением больше воды, чем почва в условиях влажного климата, но затем наступает обратное: почва в условиях сухого климата начинает терять все меньше и меньше; таким образом, в почвах в условиях сухого климата автоматически, благодаря сильному высыханию верхнего слоя и образованию поверхностной корки, капиллярное поднятие воды снизу почти прекращается» (Берг 1922).
Современные почвоведы к такой трактовке региональной специфики почв относятся скептически, отмечая, что нельзя выводы, полученные за счет взятых в одном месте проб грунта, распространять на весь огромный регион. Характеристики почв могут разительно отличаться от места к месту.
Что же касается распространения песков, то Л. Берг вслед за А. Ф. Миддендорфом и И. В. Мушкетовым объяснял это деятельностью человека и домашних животных, нарушавших естественный растительный покров песчаных образований. При нивелировании этих влияний пески постепенно зарастают и закрепляются.
Линейный подход к развитию Центральной Азии, когда история рассматривалась как прямое движение от многоводной эпохи к эпохе засухи, быстро сменился различными теориями о цикличности климатической истории региона. Даже сторонники идеи иссушения не всегда настаивали на линейном подходе. Последователь идей географического детерминизма и геополитики американский географ Элсуорт Хантингтон (1876-1947), доказывая, что весь земной шар находится в состоянии прогрессирующего усыхания, тем не менее указывал на то, что климат земли периодически имел отклонения и в сторону повышенной увлажненности. Эти отклонения он называл пульсациями (Huntington 1907).
Позднее учеными было выявлено значительное количество ритмов, которым подчиняется климат земли, и определены хронологические рамки периодов увлажнения и иссушения. А. В. Шнитников выявил ритм с периодичностью в 1800-1900 лет, опровергнув, кстати, тем самым утверждение Берга о неизменности климата в историческую эпоху (с чем Берг в конечном итоге согласился). Связывал он эти периоды с дополнительными силами тяготения, возникающими при сближении Солнца, Луны и Земли. Кульминационные фазы этого ритма совпадали по времени с так называемыми периодами констелляций, когда Солнце, Луна и Земля оказывались на кратчайшем расстоянии друг от друга, располагаясь на одной прямой. Согласно теории Шнитникова, в это время возникают грандиозные приливы, бури, грозы. Внутренние волны в океане поднимают к поверхности огромные массы холодной воды, охлаждая атмосферные потоки, резко нарушая их циркуляцию, обрушивая на сушу холодные ливни и снегопады. В это время ледники спускаются с гор, на равнинах и в горах поднимается уровень озер и внутренних морей. Такое противостояние планет длится около трех столетий, затем они расходятся, и биосфера постепенно успокаивается (Шнитников 1957). Обратный переход совершается долго - тысячу с лишним лет, засушливая фаза подкрадывается исподволь, обманывая увеличением дождей и похолоданием. Шнитников также отметил, что каждые 179 лет возникают внутренние атмосферные волны, вызывающие сильнейшие штормы, изменяющие температуры и направления ветров и порождающие снеговые бури там, где люди никогда не видели снега (Лернер 1985). Согласно теории Шнитникова, климат Земли уже более 200 лет находится в фазе очередного иссушения, продолжительность которой составит более 1000 лет.
Эта теория со временем также подверглась критике. Циклы Шнитникова не нашли убедительного подтверждения. Возможно, это было связано с тем, что в качестве доказательства своих идей он использовал радиоуглеродный анализ, не зная на тот момент, что 1 год по радиоуглеродному анализу не равен календарному году, причем расхождения этих величин могут равняться нескольким сотням лет.
Л. Н. Гумилев считал необходимым дополнить теорию Шнитникова учетом гетерохронности увлажнения аридной, гумидной и полярной зон, связанной с солнечной активностью, влияющей на циркуляцию атмосферы. Теория гетерохронности заключается в следующем: «В случае увлажнения аридной зоны усыхает зона гумидная, а при увлажнении зоны полярной идет одновременное усыхание гумидной и аридной зон, но возникает активное увлажнение зоны субтропической, в частности речных долин Тигра и Евфрата на Ближнем Востоке и Хуанхэ и Янцзы на Дальнем» (Гумилев 1966: 81). Именно этой теорией многие ученые объясняют асинхронность изменения уровня моря в Каспии и Арале: водосборный бассейн первого располагается преимущественно в гумидной зоне, а второго - целиком находится в аридной зоне.
На сегодняшний день с достаточной степенью достоверности выявлено, что на климат Земли влияют как внутриклиматические изменения, так и различные астрономические явления, которые, накладываясь друг на друга, могут либо усиливать климатические циклы, либо ослаблять их. Кроме того, все современные теории свидетельствуют о том, что климатические изменения в отдельных регионах (в том числе и в Центральной Азии) нужно рассматривать в рамках общепланетарных тенденций изменений климата.
Сегодня самая популярная теория, хорошо объясняющая изменения климата планеты в больших временных масштабах, - астрономическая теория Миланковича. В 1938 г. сербским ученым Милутином Миланковичем был объяснен масштабный цикл климатических колебаний, который равнялся 100 000 лет. Это были ледниковые периоды, которые сменялись короткими теплыми межледниковьями (10 000-12 000 лет). Настоящее время, согласно этой теории, является в климатическом отношении последним межледниковьем, которое началось 9000-10 000 лет назад. На эти циклы накладываются более короткие, но менее интенсивные циклы длительностью около 40 000 и 20 000 лет, которые тоже объясняются астрономической теорией Миланковича. Суть теории состоит в том, что движение Земли вокруг Солнца происходит по слабо эллиптической орбите и возмущается Луной и другими планетами Солнечной системы, постоянно меняющими свое взаимное расположение. Хотя в целом годовое количество тепла, поступающего на Землю, от этого не меняется, меняется количество тепла, поступающего в разные сезоны года к различным широтным зонам. Этот слабый тепловой импульс обусловливает цепь климатических изменений, приводящих к сильной изменчивости климата с возникновением ледниковых эпох. Миланкович рассчитал, как в прошлом изменялось количество тепла, поступающее от Солнца к различным широтам Земли, с учетом меняющихся значений эксцентриситета, угла наклона земной оси и прецессии. Пик 100 000-летнего цикла отвечает изменениям эксцентриситета земной орбиты, 43 000-летний соответствует изменениям угла наклона оси вращения Земли, а 24 000 и 19 000-летние циклы определяются изменениями прецессии. Причем главным климатическим циклом является 100 000-летний (Изменение… 2006: 15).
Согласно современным исследованиям, на климат Земли также оказывают сильнейшее влияние такие факторы, как изменение солнечной активности, извержения вулканов, которые меняют прозрачность атмосферы, внутренние колебания в глобальной климатической системе, связанные с изменениями в океанической и атмосферной циркуляции, а также содержание основных парниковых компонентов (различных парниковых газов) и пр.
Например, по данным профессора В. В. Клименко, времена наступления минимумов солнечной активности в конце VIII в. до н. э. и около 320 г. до н. э., а также расположенного между ними максимума солнечной активности в конце V в. до н. э. с «поразительной точностью соответствуют двум холодным и теплой промежуточной фазам ранней субатлантической эпохи» (Клименко 2004: 55), которой принято называть начальный период современной климатической эпохи, продолжающейся и поныне (650-250 гг. до н. э.).
Учеными предполагается наличие большого количества цик-лов солнечной активности с периодами в 11, 22, 87, 210, 2300 и 6000 лет. Кстати, было установлено, что в течение последних пяти 11-летних циклов количество пятен на Солнце было максимальным за последние 1150 лет. Также известно, что существует прямая зависимость между колебаниями солнечной активности и климатическими колебаниями (похолодание - потепление). Но нужно все же не забывать, что на изменение климата оказывают влияние и другие факторы (какие-то - больше, какие-то - меньше), а суммарный наблюдаемый эффект всегда является результатом разнонаправленных влияний.
Согласно данным В. В. Клименко, быстрое и сильное похолодание ранней субатлантической эпохи было вызвано в конечном счете сочетанием сразу нескольких факторов, действовавших в одном направлении: «резким снижением солнечной активности на фоне низкого содержания основных парниковых газов атмосферы, пониженным значением зимней инсоляции и, наконец, существенным распреснением Северной Атлантики» (Там же: 61-62).
В ХХ в. также выяснилось, что на современный климат планеты стал влиять еще один значительный фактор - антропогенный (рис. 1). Пока неясно, насколько этот фактор может переломить влияние глобальных природных и астрономических процессов, но среднегодовой температурный рост предположительно под его влиянием происходит с невиданной ранее для планеты скоростью. Хотя надо отметить, что активность одного вулкана может значительно быстрее и сильнее повлиять на ход климатической истории, чем антропогенное воздействие.
Рис. 1. Аномалии средней глобальной температуры приземного воздуха (єС) по данным наблюдений и расчетов с учетом антропогенных и естественных внешних воздействий (а) и только естественных воздействий (б)