В последние два тысячелетия было два периода глобального похолодания, которые привели к быстрым колебаниям уровня моря — до 4,23 миллиметра год. Это заметно сильнее, чем сегодня. Получается, нынешние изменения климата не беспрецедентны в истории человечества. А прошлые отступления моря могли вызвать целых два цивилизационных кризиса. Попробуем понять, почему это важно для нас сейчас.
Уровень моря: везде разный, несмотря на закон сообщающихся сосудов
Обычно мы представляем себе уровень моря как нечто незыблемое и одинаковое по всей планете. Это не так: уровень моря у Ирландии более чем на 150 метров выше, чем у Мальдив, и даже нынешний его подъем в одних местах идет быстрее, а в каких-то ровно наоборот: там средний уровень океана «проседает».
Хорошо видно, что в районе Новой Гвинеи море на 80 с лишним метров выше среднего по планете уровня, а у Мальдив — на 100 с лишним метров ниже / ©Wikimedia Commons
Сперва кажется, что это противоречит закону сообщающихся сосудов: ведь Мировой океан един, и вода из более высокого места должна перетечь в более низкое, сровняв поверхность. На самом деле, противоречия нет. Наша планета — не сфера, а геоид, и те ее части, где сфера слегка «стесана», имеют другую форму поверхности. Ограничения от гравитации и формы Земли и создают огромный, до пары сотен метров перепад в уровне моря в разных местах.
Красным выделены места наибольшей выпуклости геоида, синим — места его наибольшей вогнутости / ©Wikimedia Commons
Чтобы не запутаться и понять, что происходит на планете в целом, используют понятие глобального уровня моря. В нем осредняются все неровности геоида, что позволяет получить единую меру изменения «среднего» уровня моря.
Так вот, до 1980 годов он рос на 1,8 миллиметра в год, а начиная с 1980-х — на 3,2 миллиметра в год (сейчас — 3,3 миллиметра). Сама по себе величина небольшая, но есть места, где из-за местной специфики море наступает особенно быстро: скажем, в Тихом океане.
Конкретно на островах Тихого океана это пока не сказалось плохо: напротив, площадь Тувалу и Кирибати, фиксируемая спутниковыми снимками, выросла. Но, определенно, в будущем где-то на Земле может наступить ситуация, когда подъем моря заставит укреплять берег, насыпая на него песок.
Однако следует помнить, что море способно не только наступать, но и отступать. И такие процессы могут быть еще опаснее.
Древний кризис: первое похолодание
Одно из важнейших свойств изменения уровня моря — оно четко отражает, что происходит с климатом. Если он изменяется, море меняется вместе с ним. Из-за глобального потепления море с 1900 года поднялось на уровень до 21 сантиметра. В основном за счет расширения морской воды от нагрева. Дополнительными факторами стало таяние части льдов Гренландии и других районов. Подъем уровня моря — одно из ключевых доказательств глобального потепления.
Возникает вопрос: менялся ли уровень моря до этого? Предшествующие измерения по Атлантическому океану давали разные данные: где-то изменения за последние две тысячи лет фиксировали, где-то — нет, и казалось, что все эти колебания в любую сторону не превышали 0,25 метра. Не очень много, но все же больше нынешнего подъема моря из-за глобального потепления.
Проблема этих цифр в том, что их считали по уровню соленых вод в прибрежных болотах. Это не прямой замер уровня моря, и он может содержать значительные ошибки. Данные по Тихому океану разрозненны, не всегда четко датированы, и поэтому ряд исследователей считают их спекулятивными.
Международная группа ученых недавно опубликовала в Nature Geoscience работу, где исследовала коралловые атоллы Мальдив — островов в Индийском океане, близких к экватору. Плюсы такой точки исследования в том, что тут нет заметной тектоники, опускание и поднятие суши по геологическими причинам идут крайне медленно. Коралловые атоллы жестко связаны с уровнем моря: когда оно заметно опускается, кораллы во время отлива оказываются на открытом воздухе и погибают.
Мальдивский атолл, на котором были собраны образцы датированных работой кораллов / ©Paul S. Kench et al.
К тому же авторы использовали точную уран-ториевую датировку древних кораллов. Она основана на факте распада урана с образованием атомов тория: и, поскольку скорость такого распада известна, она позволяет точно рассчитать хронологические рамки изменений уровня моря (точнее, чем в большинстве предшествующих работ по теме).
Одна из точек забора образцов кораллов на этапе обмера / ©Paul S. Kench et al.
Оказалось, в 2000-100 годах до нашей эры уровень моря у Мальдив был на 0,5 метра выше среднего в нашу эпоху, что означает и достаточно теплый климат. В 234-605 годах нашей эры уровень начал резко падать, в минимуме он был на 1,34 метра ниже современного усредненного уровня моря. Два образца даже указали на уровень на 1,45 метра ниже нынешнего.
Событие длилось 371 год и не может объясняться ничем, кроме заметного падения температуры в экваториальных районах Индийского океана. Экваториальные воды часто более чувствительны к потеплению, поскольку вода в них быстрее поднимает температуру, расширяясь и приводя к наступлению моря, — но та же закономерность работает в обратную сторону.
Выходит, в 234-605 годах на планете могло быть заметно холоднее, чем сегодня. Интересно, что этот период совпадает с упадком и крушением Римской империи и Великим переселением народов.
Упадок Римской империи историки связывают и с систематическими неурожаями, которые часто тянулись несколько лет подряд / ©Wikimedia Commons
Ранее на основании узких древесных колец (норма при похолодании) другие научные группы уже выдвигали гипотезу «позднеантичного малого ледникового периода». Однако тогда речь шла о 500-600-х годах, а данных по более раннему времени не было. Теперь становится ясно, что похолодание могло начаться еще в III веке, совпав по времени с кризисом античной цивилизации.
Авторы исследования отмечают, что именно на эти 371 год приходится 13 самых холодных десятилетий последних двух тысяч лет. Поскольку более холодные периоды в норме совпадают с уменьшением количества осадков, для сельского хозяйства они должны были иметь катастрофические последствия в виде засух и неурожаев.
После VII века кораллы в этой зоне не растут вплоть до XV века: авторы считают, что уровень моря поднялся как минимум до современного или даже выше, не давая местным коралловым рифам достаточно света для роста.
Новое время: вторая волна похолодания
В 1481-1807 годах у Мальдив случился второй период низкого уровня моря: в среднем в это время он был на 0,71 метра ниже, чем сегодня. К 1807 году уровень достиг минимума — на 0,89 метра ниже современного среднего. Следует подчеркнуть: падение моря у Мальдив и в Новое время, и в древности заметно сильнее, чем его подъем во время современного глобального потепления.
Иллюстрация февраля из французского часослова 1412-1416 годов. Легкая одежда, тонкий снег, и все это в разгар зимы. На иллюстрациях остальных, менее суровых месяцев, снега нет вообще. Похоже, что еще в начале XV века климат в Европе был довольно теплым / ©Wikinedia Commons
Только в 2017 году уровень моря у Мальдив поднялся на 0,89 метра, то есть дошел до нынешнего. За 210 лет антропогенного глобального потепления море выросло на ту же величину, на которое отступило за куда более короткие отрезки времени в III-VII и XV-XIX веках.
Пиковое отступление моря, зарегистрированное в работе для последних двух тысяч лет, — 2,8 миллиметра в год. Пиковая скорость роста уровня моря сегодня — 3,4 миллиметра в год (это предельное значение, обычно называется 3,3 миллиметра в год). Из этого видно, что нынешнее наступление моря по скорости сравнимо с его отступлением в последние тысячи лет.
Кроме того, после отступления моря в поздней Античности последовало его быстрое наступление — и к началу 700-х годов, согласно работе, темпы наступления моря были 4,23 миллиметра в год, то есть существенно больше, чем сегодня.
Не менее интересно, что конкретно в случае Мальдив нынешний уровень моря все еще значительно ниже уровня времен расцвета древнего мира — 2000-100 годы до нашей эры (разница в полметра).
События Нового времени — этот период также называют «малым ледниковым периодом» — включали серию войн и голодных лет. Наиболее жестокие из них относятся к первой половине XVII века, когда серия из нескольких голодных лет привела к Смуте в России, а население Германии от сочетания войн и голода упало на величину от 50 до 70%.
Определенно, это тоже весьма похоже на цивилизационный кризис. Ключевые страны 1481 года, такие как Испания, Португалия, ведущие итальянские республики типа Венеции, Флоренции и Генуи, к 1807 году стали лишь бледной тенью самих себя, а Китай так ослаб, что испытал завоевание очередной волной варваров.
Тем не менее ряд других государств за это время заметно усилили свои позиции. Англия, Франция и Россия к 1807 году стали значительно больше, имели больше населения и возможностей. Правда, во всех трех случаях это совпало с активной территориальной экспансией этих государств, позволившей им получить ресурсы, отсутствовавшие там в 1481 году.
Почему это важно
Море не может отступать ни на 89 сантиметров (пиковое значение из работы), ни на 0,7 метра (среднее значения для двух холодных периодов), если нет похолодания. На сегодня мальдивские атоллы — наиболее точное измеренные по уровню моря за последние тысячи лет.
И из измерений по местным кораллам следует, что за это время было два довольно сильных похолодания, по амплитуде сходных с нынешним потеплением. По скорости — судя по рекордно резкому отступлению моря на 2,8 миллиметра в год — эти похолодания могли наступать даже быстрее нынешнего потепления.
Между тем ранее в 2019 году вышла работа, которая вообще отрицала саму реальность малого ледникового периода Нового времени, а равно и позднеантичного малого ледникового периода. Ее авторы утверждали, что самые надежные признаки холодов в малом ледниковом периоде для разных регионов случились в разное время, поэтому в целом на Земле температура как будто не менялась.
Колебания уровня моря на величину до 0,89 метра указывают на крайнюю сомнительность этого вывода, зачастую сделанного на основании исторических записей или косвенных индикаторов температуры. Уровень моря — более надежное мерило глобальных температур, чем косвенные свидетельства.
Авторы новой статьи отмечают, что их предшественники не могли получить точных данных по изменению уровня моря в других местах — в основном потому, что коралловые рифы за последние 200 лет активно росли вслед за поднимающимся уровнем Мирового океана. В процессе вторичного роста они часто уничтожали или сильно перемешивали материалы более старых рифов, которые сохранялись лишь в ограниченном количестве мест с исключительно благоприятными условиями типа Мальдив. То есть использованный в их работе метод позволяет глубже и реалистичнее оценить изменения в климате прошлых веков.
Беспрецедентное изменение климата? Не похоже
Исследователи завершают работу выводом: «Размах и скорость изменений уровня моря в нынешнем Индийском океане не являются беспрецедентными за последние 2000 лет». Эти слова выглядят сухими и скупыми — собственно, это научный журнал, каким еще может быть его текст по стилю?
Но за ними стоит многое. Если море в последние 20 веков отступало со скоростью до 2,8 миллиметра в год, а наступало со скоростью 4,23 миллиметра в год, то, получается, нынешний его рост на 3,3 миллиметра в год не просто не беспрецедентный, но и вполне умеренный. Авторы полагают, что античный период уровня моря для Мальдив (на полметра выше нынешнего) будет достигнут только в XXI веке.
Еще важнее то, что изменения температур в доантропогенную эру, когда люди не могли влиять на климат так, как сегодня, по размаху сопоставимы с нынешними. Это очень неприятный знак. Случайные колебания климата вроде позднеантичного или малого ледникового периодов могут привести к тревожным последствиям в виде высокой холодовой смертности (а она значительно выше, чем смертность от жары), неурожаев и засух.
Было бы неплохо разобраться и выяснить точного виновника событий тех лет — чтобы попробовать избежать их повторения. Или хотя бы не быть застигнутым врасплох.