В связи с этим особое значение приобретает прогнозирование и своеобразная «нейтрализация» неблагоприятного воздействия человека на природную среду, и прежде всего на климат. Высказывается, например, предположение, что содержание углекислоты в атмосфере за счет индустриальных выбросов всего лишь через сто лет достигнет такой величины, что температура в высоких широтах Земли повысится на 10 градусов и начнут таять морские и континентальные льды. Последствия этого явления могли бы быть весьма впечатляющими, так как структура современного климата Земли в значительной мере определяется ледовой обстановкой в полярных широтах. Коренным образом изменится в таком случае и водный баланс планеты. Естественно, это лишь предположение. Навряд ли человечество, вооруженное современными знаниями, современной техникой, допустит такое. Но климатологи должны изучать и такую потенциальную возможность, должны быть готовы к ответу на вопрос: каким станет в таком случае климат?
Рассматриваются и другие факторы влияния человека на климат, которые могут вызвать последствия совершенно иного характера. Например, запыленность атмосферы. Некоторые ученые полагают, что за счет хозяйственной деятельности содержание массы аэрозольных частиц в атмосфере к 2020 году может возрасти на 60 процентов по сравнению с настоящим временем. В таком случае заметно снизится величина поступающего на Землю солнечного излучения и наступит похолодание.
Как видите, предположения — диаметрально противоположные. Не станем подвергать их тщательному анализу; они приведены лишь для того, чтобы читателю стало ясно, как важно, решая вопросы охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов, тщательно исследовать возможности возникновения непреднамеренных глобальных природно-климатических колебаний, вызванных человеком. К примеру, приступая к реализации грандиозных проектов переброски вод в засушливые районы, немаловажно знать, какие климатические условия здесь наступят в относительно недалеком будущем. При проектировании крупных сооружений на вечной мерзлоте надо знать, а не наступит ли в этих местах в обозримом будущем потепление, влекущее за собой сильную перестройку состояния грунтов и рельефа. Именно поэтому становится актуальным моделирование тех состояний природной среды, которые соответствовали бы будущим ее изменениям.
Исследования в этом направлении осложняются тем, что влияние человеческой деятельности накладывается на сложный фон изменений природы в ходе ее собственного, естественного развития. Ведь современное состояние природы нашей планеты — это лишь звено в цепи ее общей эволюции.
История формирования современной природной среды, природно-климатические изменения в прошлом — предмет исследования для науки, называемой палеогеографией. Современная палеогеография опирается на методы, позволяющие реконструировать природную обстановку прошлого (включая растительность, почвенный покров, фауну, состояние водных бассейнов), изучать признаки распространения древних ледниковых щитов, многолетней мерзлоты.
Современная географическая оболочка относится к одному из двух главных состояний, свойственных для Земли по крайней мере в течение последних двух миллионов лет, а именно к теплому, межледниковому типу. Как выглядит «лик Земли» сегодня, знает в общем-то каждый школьник. А каким он был, когда на планете царствовал ледниковый период? Это было время резкого понижения температур (особенно зимой), сильного сокращения осадков, иной системы воздушной циркуляции. Знакомая всем нам по учебникам географии система широтных природных зон как бы ослабевала и распадалась.
Только за последние 700 тысяч лет таких ледниковых эпох было не менее пяти. Наиболее суровой была последняя, начавшаяся 70—80 тысяч лет назад. Максимум похолодания наступил около 20 тысяч лет назад. Одной из удивительных черт природы этого времени было исчезновение лесных поясов во всем внетропическом пространстве земного шара. Этот факт сейчас установлен не только для северного, но и для южного полушария. От края ледниковых покровов начинались пространства тундро-степей, переходивших в степи. А их, в свою очередь, сменяли полупустыни и пустыни. Уровень океана понизился более чем на 100 метров по сравнению с современным, и обширные площади нынешних мелководий присоединились к суше, меняя очертания континентов.
Климат, даже в таких благоприятных в нашем представлении районах, как центр Русской равнины и север Украины, превосходил по своей суровости климат Центральной Якутии. Зимой температура понижалась здесь до 30— 40 градусов ниже нуля, а количество осадков было не больше, чем в современных полупустынях. Область многолетней мерзлоты занимала не только Сибирь, но и сковывала почти всю Европу, вплоть до территории Испании. Со стороны моря с границей мерзлоты соединялась южная граница обширной шапки морских льдов. Если бы можно было взглянуть в то время на нашу планету из космоса, ее облик сильно отличался бы от того, который наблюдают сейчас космонавты.
Примерно десять тысяч лет назад природная оболочка перешла в иное состояние и начала развиваться по теплому, межледниковому типу. Однако в ее современной структуре проявляются черты, неразрывно связывающие ее с прошлым.
В природе многие компоненты находятся в прямом соответствии с современным характером поступающей к поверхности Земли солнечной радиации (например, растительность). Но есть в современной структуре природной оболочки и такие элементы, которые достигали своего максимального развития в холодную эпоху, а сейчас находятся в подавленном состоянии (например, многолетняя мерзлота). Природа как бы унаследовала эти элементы от прошлого.
Можно сказать, что чертами унаследованности обладает и современный климат. Его особенности во многом зависят от распределения льдов в Заполярье. А они, в свою очередь, представляют собой остаток обширной шапки, опускавшейся 20 тысяч лет назад до широт современных субтропиков. Реликтами прошлой холодной эпохи являются некоторые элементы ландшафтов Восточной Сибири.
Рассмотрение возможного хода дальнейшего естественного изменения природы и моделирование природных обстановок будущего говорит о том, что в перспективе вероятна смена современной теплой эпохи холодной, ледниковой.
Палеогеографический анализ современной эпохи природного развития показывает, что наша межледниковая эпоха прохладнее предшествующей. Изучение эволюции почв и растительности говорит нам о том, что ее теплый «пик» уже пройден и что последние две-три тысячи лет характеризуются общим отклонением в сторону похолодания. Высказываются предположения, что переход к следующей холодной эпохе может произойти в течение трех-пяти тысячелетий.
Но, кроме более общих смен тепла и холода (мы их называем макро- и мезомасштабными климатическими изменениями), есть еще и так называемые микромасштабные природно-климатические изменения. К ним относятся такие, например, явления, как малая ледниковая эпоха XIII—XVII веков или потепление климата в середине ХХ столетия. Возможно, такие изменения отражают приближение переходных фазовых состояний от эпохи одного типа к другой.
Для нас особенно важно, что естественные колебания климата всех трех категорий могут быть сильно изменены (погашены или, наоборот, усилены) влияниями на климат, вызванными человеческой деятельностью. Перед климатологами стоит сложная задача: определить суммарный эффект различных антропогенных факторов, ответственных как за потепление, так и за похолодание. Это позволит, прогнозируя природные условия будущего, опираться на реконструкцию условий, которые существовали в прошлом.
К примеру, если климатология установит тенденцию к значительному потеплению, вероятной моделью изменений природной обстановки может служить реконструкция последней межледниковой эпохи (120—80 тысяч лет назад). Условия ее были теплее современных, льды в северном полушарии были очень сокращены или даже полностью исчезали. Уровень моря поднимался на 10—12 метров выше современного. На территории Евразии глубоко проникали на восток атлантические массы воздуха, богатые осадками. Сибирский антициклон был ослаблен, в результате чего зимние температуры были сильно повышены не только в Восточной Европе, но и, вероятно, в Западной Сибири. В Восточной Европе были распространены растительные и почвенные ассоциации, свойственные теперь Средней и Западной Европе. Границы лесной области пролегали на 300—400 километров южнее нынешних.
Наоборот, при доминирующем влиянии фактора запыленности атмосферы и явной тенденции к похолоданию может ускориться переход к более холодным фазам межледникового цикла или начала ледникового цикла, и тогда следует рассмотреть реконструкцию условий, свойственных эпохе оледенения.
Таким образом, прогнозирование изменений природной среды связано с углубленной разработкой фундаментальных проблем общей ее эволюции, с поисками закономерностей причин природных изменений, в том числе и тех, которые порождены деятельностью человека. Такой комплексный подход делает в перспективе реальным целенаправленное регулирование климата. Научившись точно оценивать зависимость климата от упомянутых факторов, можно будет рационально влиять на его естественное изменение.