Карташов Александр Сергеевич. Изменение климата

В климатологические исследования сегодня активно вмешиваются политика и бизнес, благодаря чему фундаментальная проблема климата приобрела сугубо утилитарный характер. После того как в Киото умудрились из климата сделать товар, многие современные работы в этой области стали похожими на рекламные акции, способствующие не столько разрешению проблемы, сколько активизации торговли квотами на промышленные выбросы в атмосферу, а также пропаганде необходимости экстренного бюджетного финансирования мероприятий по спасению климата. Интересы этого специфического бизнеса настоятельно требуют катастрофического потепления климата за счет антропогенного воздействия, способного якобы радикально изменить естественное равновесие, которое существует уже многие и многие миллионы лет. Тревожные признаки глобального антропогенного потепления не замедлили появиться в многочисленных научных статьях и в отчетах всевозможных международных комиссий, нарастая, как снежный ком, и последовательно создавая определенное (т.е. заданное) дискурсивное представление, которое, в отсутствие интуитивных представлений в этой неочевидной области знаний, все более приобретает статус реальности. Составить объективное представление о реальном изменении климата в такой ситуации можно лишь максимально отстранившись от этого "снежного кома" и обратив внимание на независимые прикладные исследования, не связанные с климатическим рынком.

Такие исследования проводятся, например, в Сибири в связи с изучением влияния палеоклимата на газоносность и нефтеносность структур земной коры. За последние 20 лет накоплен значительный исследовательский материал о палеоклимате этой территории - идеальной ввиду минимальности местного антропогенного влияния. В частности, в одной из работ Томского политехнического института [1] вековой ход температуры земной поверхности юго-восточной части Западной Сибири (южная климатическая зона) в мезозое и кайнозое построен на основе обобщения (сводки) ряда научных исследований: позднечетвертичных палеоклиматических реконструкций для Западно-Сибирской низменности А. А. Шарботяна [2], результатов реконструкции климатических условий мезозоя юга Западной Сибири Н. А. Ясманова [3], результатов реконструкции палеоклиматов Сибири в меловом и палеогеновом периодах А. В. Гольберта с соавторами [4], истории климата Западной Сибири, начиная с позднего миоцена, по В. А. Зубакову [5], трендов среднегодовых температур в палеогене и неогене Западной Сибири установленных В. С. Волковой [6]. График хода температуры приведен на рис 1.

0x01 graphic

Рис. 1. Сводные данные о среднегодовой температуре в мезозое и кайнозое южной климатической зоны Западной Сибири

За период времени в 150 млн. лет на графике наблюдается пять основных циклов с размахом порядка 10 градусов. Средний период этих колебаний составляет около 30 млн. лет, при этом обращает на себя внимание, что частота колебаний температуры растет в геометрической прогрессии с приближением к настоящему времени наряду с крутизной температурного тренда. Такую синхронность изменений температурного фона и частоты колебаний можно объяснить только общей деформацией, связанной с неравномерностью времени с точки зрения современного наблюдателя. Действительно, если представить данные реконструкции в логарифмическом времени, то неравномерность температурного тренда исчезает, и он становится линейным (Рис. 2).

0x01 graphic

Рис. 2. Регрессия температуры

Колебания относительно температурного тренда с периодом в десятки миллионов лет - это явление галактического масштаба. При орбитальном движении вокруг центра Млечного Пути, длящегося 200 миллионов лет, Солнце проходит через галактическую плоскость один раз в 29-34 миллионов лет, при этом оно попадает в область высоких концентраций галактической пыли, и последние 3 миллиона лет - т. е. весь современный ледниковый период - находится именно в таком положении.

Регрессионный анализ данных дает функцию вида

t=3.317lnT+2.42

со стандартным отклонением 4.6 град., соответствующим средней амплитуде колебаний. При равномерном времени скорость изменения температурного фона представляет собой гиперболическую функцию. Примерно таким же темпом увеличивается в ретроспективе и частота колебаний, что демонстрирует вековой ход температуры (Рис. 1). Эта синхронность не может быть простым совпадением, а должна обусловливаться действием некого всеобщего закона, деформирующего само историческое время. Только в этом случае любая физическая величина в поле зрения наблюдателя будет находится в логарифмической зависимости от времени при использовании равномерной временной шкалы. Попробуем выяснить, что это за закон?

Логарифмическую зависимость в обобщенном виде можно выразить дифференциальным уравнением

dT/dx = (q/Δx)T,

где x - та или иная физическая переменная (например, температура), Δx - дискретность переменной, определяемая ее изменением с течением времени, q - числовой коэффициент. В такой форме параметром состояния физической системы становится время T, а x - независимая переменная. Если наблюдатель использует для независимой переменной равномерную шкалу Δx=const, тогда в ретроспективе x = - nΔx он будет иметь дело с логарифмической шкалой времени

ln[(T₀+τ)/(T_n+τ)],

где τ - временная константа. Данная шкала подобна "Шкале степеней теплоты и холода", открытой еще Исааком Ньютоном при экспериментальном исследовании охлаждения металлов [7], и этой аналогией можно воспользоваться.

Пусть δR - внешняя реакция наблюдаемой физической системы на изменение параметра состояния (в данном случае - времени), аналогичная теплоте термодинамической системы - как реакции на изменение температуры. Тогда, по аналогии с термодинамической системой, можно определить изменение энтропии и емкость времени:

dη = δR/T, C = δR/dT.

Исключая из этих определений δR, с учетом исходного дифференциального уравнения и равномерности независимой переменной x, получим выражение для эмпирического коэффициента q через изменение энтропии и емкость времени q = Δη/C. Подставив далее это выражение в логарифмическую шкалу времени, получим формулу Больцмана для энтропии в ее эволюционной интерпретации [8]:

Δη=klnW_n, W_n = [(T₀+τ)/(T_n+τ)]^a^/ⁿ, η = kln(ПW_n) = klnP,

где W_n - вероятность изменения состояния системы на шаге n; P - вероятность перехода от начального состояния к конечному; k - физическая постоянная; a = C/k - числовой коэффициент характеризующий рассматриваемый процесс. Очевидно, что вероятность изменения состояния наблюдаемой системы в ретроспективе уменьшается на каждом шаге n, так что энтропия времени η возрастает с замедлением и, в конечном итоге, стремится к своему максимальному значению. При этом само время T_n, согласно логарифмической шкале, может только уменьшаться и стремится к абсолютному нулю, ограничивая тем самым ретроспективное поле зрения наблюдателя горизонтом времени. Таким образом, искомым законом, деформирующим время в поле зрения наблюдателя, в том числе и при восприятии им климатических изменений, является всемогущий закон возрастания энтропии.

Применительно к температуре, действие этого закона выражается в равномерном (Δx=const) охлаждении поверхности Земли на территории Западной Сибири в диапазоне приблизительно от +30 до -15 град, ограниченном временным горизонтом современного наблюдателя 5-6 млрд лет, при этом ограничение поля зрения наблюдателя достигается деформацией времени, благодаря которой скорость охлаждения растет с приближением к настоящему моменту времени по гиперболическому закону (Рис. 3).

0x01 graphic

Рис. 3. Температурный тренд

С релятивистской точки зрения в таком преобразовании нет ничего необычного, как нет ничего необычного в преобразовании Лоренца применительно к относительному движению тел, при котором поле зрения наблюдателя ограничивается скоростью света. В связи с тем, что система отсчета современного наблюдателя связана исключительно с настоящим моментом времени, представленная на рисунке климатическая ретроспектива должна быть инвариантной к ходу времени, поэтому следует ожидать, что все относительные характеристики, в частности диапазон охлаждения Земли приблизительно в 45 град и временной горизонт, определяемый возрастом древнейших объектов Солнечной системы, сохраняются в течение неограниченного времени. Что касается абсолютных величин, то это - не более чем вопрос выбора начала отсчета.

Перейдем от галактических масштабов к планетарным, воспользовавшись данными реконструкции палеоклимата голоцена, полученными в том же регионе информационно-статистическим методом анализа спорово-пыльцевых спектров (СПС) с использованием радиоуглеродного датирования анализируемых образцов [9]. Данные получены по 26 компонентам СПС на болотных массивах междуречья Сым-Дубчес в среднетаежной зоне левобережья Енисея. Годовая сумма осадков и среднегодовая температура, представленные на рис. 4 и 5, демонстрируют наличие климатических колебаний с периодом приблизительно 1000-1500 лет. Эти колебания близки к так называемым циклам Бонда, происходящим с периодичностью 1470 +/- 500 лет, которые были выявлены в 1997 г в результате исследований айсбергового льда Северной Атлантики [10, 11], поэтому они вряд ли могут быть связаны с какими-либо местными особенностями сибирского климата. Амплитуда колебаний заметно уменьшается к настоящему времени, при этом наблюдается отчетливая тенденция к синхронному общему повышению обеих климатических характеристик в течение всего голоцена, свидетельствующая о том, что эти относительно мелкие колебания модулированы неким более масштабным циклом, который можно представить гармоникой вида

Y=Acos(2πT/ΔT).

В первом приближении фактическим данным наилучшим образом соответствуют следующие параметры: ΔT= 40000 лет; A = 250 мм/год, B = 295 мм/год - для годовой суммы осадков, A = 6 град, B = -9 град - для температуры. Период огибающей гармоники ΔT соответствует периоду колебаний наклона земного экватора к плоскости орбиты, рассчитанному с помощью уравнений небесной механики (41 тыс. лет).

0x01 graphic

Рис. 4. Годовая сумма осадков

Оставить комментарий © Copyright Карташов Александр Сергеевич (askart54@mail.ru) Размещен: 18/03/2014, изменен: 18/03/2014. 22k. Статистика. Очерк: Естествознание Иллюстрации/приложения: 5 шт. Скачать FB2		Ваша оценка:
Аннотация: В ближайшие тысячелетия потепление климата не предвидится

Карташов Александр Сергеевич : другие произведения.

Изменение климата