Климат плиоцена

В эпоху плиоцена (5,3 — 2,5 миллионов лет назад) климат стал более холодным и сухим, так же появилась выраженная сезонность, сходная с современным климатом. Средняя глобальная температура в середине плиоцена, между 3,3 — 3 млн лет назад была на 1-3 °C выше чем в настоящее время. Уровень моря на планете был в целом выше на 25 метров, что говорит о меньшем количестве ледников, которые запасая в себе воду, вызывают понижение уровня мирового океана. Ледяной покров Арктического региона был нестабильным и небольшим по объёму вплоть до начала обширного оледенения Гренландии, которое стартовало в конце плиоцена, 3 млн лет назад. О формировании ледяной шапки в Арктике говорит соотношение изотопов кислорода, оно пережило резкий сдвиг. Глобальное похолодание в плиоцене спровоцировало сокращение площади лесов и распространение лугов и саванн.^{[1][2][3][4][5]}

В течение плиоцена на Земле сменился цикл климатических колебаний. До плиоцена существовал цикл в 41 000 лет, период наклона земной оси. В плиоцене установился цикл в 100 000 лет, это период орбитального цикла планеты — эксцентриситета. Он совпадает с циклами ледниковых периодов и тёплых межледниковий. Разница в температурах поверхности воды в разных частях Тихого океана была значительно ниже, чем сегодня. Тихий океан и на Востоке и на Западе был теплее чем сегодня, это состояние описано как постоянное состояние Эль-Ниньо и объясняется высокой активностью тропических циклонов^[6][7][8].

От 3,6 до 2,2 млн лет назад Арктика была намного теплее чем сегодня, с летними температурами на 8 °C выше, чем в современный период. Выяснены данные факты по озёрно-осадочному керну, добытому посредством бурения в Восточной Сибири.^[9]

Причиной столь резкого похолодания могло быть перекрытие Панамского естественного канала 13-2,5 млн лет назад. Это увеличило контраст солёности воды между Тихим и Атлантическим океанами и изменило перенос тепла в Ледовитый океан. Увеличение числа тёплой воды, оставшейся в Атлантическом океане, спровоцировало снегопады в Гренландии и нарастание ледяного покрова. Но данная теория не объясняет, почему Гренландия замёрзла тогда вся. По моделированию течений видно, что прибрежные части Гренландии должны были быть тёплыми, без снегов.^[10][11]

Скалистые горы и западное побережье Гренландии - это относительно молодые горные цепи, и подниматься активно они начали именно в тот период. Это могло вызвать смещение тёплых воздушных течений и выпадение в предгорьях большего количества осадков в виде снега.^[11]

Свою роль сыграло снижение уровня углекислого газа в атмосфере. В среднем плиоцене его концентрация оценивается в 400 ppmv в органическом морском веществе и в окаменелых листьях. Снижение уровня углекислоты в значительной мере способствовало глобальному похолоданию и началу ледникового периода в Северном полушарии.

Подробнее — Углекислый газ в атмосфере Земли

Концентрация углекислого газа в среднем плиоцене оценивается примерно в 400 ppmv от ^{соотношения 13} C/ ¹² C в органическом морском веществе и устьичной плотности окаменелых листьев, снижение уровня углекислого газа в позднем плиоцене, возможно, в значительной степени способствовало глобальному охлаждению и началу оледенения Северного полушария.^[12][13] Для планеты такое низкое содержание углекислоты не является нормой, обычно углекислоты было больше 600 единиц.

Для изучения концентрации углекислого газа в прошлом также используются различные косвенные (англ.)русск. методы датирования. Они включают определение соотношения изотопов бора и углерода в некоторых типах морских осадочных пород и количество устьиц в ископаемой листве растений. Несмотря на то, что эти измерения менее точны, чем данные по ледяным кернам, они позволяют определить очень высокие концентрации CO₂ в прошлом, которые 150—200 млн лет назад составляли 3 000 ppm (0,3 %) и 400—600 млн лет назад — 6 000 ppm (0,6 %).^[14]

Снижение уровня атмосферного углекислого газа CO₂ прекратилось в начале пермского периода, но продолжилось, начиная примерно с 60 млн лет назад. На рубеже эоцена и олигоцена (34 миллиона лет назад — начало формирования современного ледяного щита Антарктиды) количество CO₂ составляло 760 ppm. По геохимическим данным было установлено, что уровень углекислого газа в атмосфере достиг доиндустриального уровня 20 млн лет назад и составлял 300 ppm.^[15]

Тёплый период в плиоцене считается потенциальным аналогом будущего климата для человечества. В плиоцене количество солнечного света, глобальная географическая конфигурация и содержание углекислого газа в атмосфере были такие же как сегодня. Так же многие виды животных и растений сохранились до современного периода и облегчают палеоклиматологам задачу по составлению прогнозов. По их выкладкам следует что в будущем в средних и высоких широтах Земли температура повысится на 10-20 °C от современной. Но в тропиках температура почти не вырастет или незначительно поднимется, поскольку излишки тепла из экваториальной и тропической зоны буду сбрасываться в верхние широты. Тайга и тундра станут занимать нынешние почти безжизненные полярные регионы, а зоны саванн и умеренного леса расширят свои ареалы.^[16]

Плиоцен