Вчора і сьогодні Світового океану

Цей куточок пляжу я облюбувала давно і, буваючи в Криму, завжди забиралася сюди, в затишну бухточку, укриту кам’яною грядою від вітру. Нинішнім літом після досить великої перерви я знову побувала тут. Дивне відчуття володіло мною: щось змінилося, а що — не вгадаєш. Лише потім я зрозуміла: все на місці, крім самої малості — зрушилося море. Підніжжя гряди, що перш нависало над берегом, виявилося у воді і навіть встигло обрости зеленою павутиною водоростей. Море зрушило… Але, можливо, це лише суб’єктивне враження, а насправді воно як і раніше хлюпається в старих берегах? Дані наукових спостережень, з якими мені довелося познайомитися пізніше, підтвердили те, що я бачила сама: рівень Чорного моря неухильно зростає. В середньому його обсяг щорічно збільшується на один кубічний кілометр води.

Що ж відбувається з Чорним морем? Як йде справа з іншими морями – південними і північними?

Відповіді на ці питання містилися в малюнках і графіках, розвішаних по стінах кабінету Рудольфа Карловича Клізі в Інституті водних проблем. Завідувач сектором глобального і регіонального водообміну, кандидат географічних наук Р. К. Клізі багато років віддав вивченню морів і океанів.

Моря «ростуть»?

Графіки, що відображають пульсацію рівня морів по роках, нагадували кардіограму людського серця. Криві то йшли вниз, то підскакували догори, відзначаючи ритми коливання рівня морів: моменти падіння — регресію і підвищення — трансгресію. Зараз ці лінії відзначають загальну тенденцію: вони тягнуться вгору. Чорне, Азовське, Середземне, Північне моря, судячи з кривих, переживають час трансгресії.

– Що ж змушує моря рости? Що стоїть за подібним фактом? – ставлю я питання вченому.
– Підйом морів – це дзеркало, в якому відображаються зміни, що відбуваються в житті всього Світового океану. Як відомо, зараз він покриває своїми водами дві третини планети, зосереджуючи в собі основну масу гідросфери понад 1,3 мільярда кубічних кілометрів. Однак є ймовірність, що вже в недалекому майбутньому це співвідношення може змінитися і аж ніяк не на користь суші. Океанської води прибуває. Морські водомірні пости, яких зараз налічується в світі понад півтори тисячі, з початку минулого століття реєструють підйом рівня Світового океану. Цей процес то прискорюється, то сповільнюється, зараз інтенсивність його знову зростає.

Правда, виникає питання: чи достатньо надійна інформація, що поставляється водомірними постами, навіть їх «старійшиною» — амстердамським, який несе службу з XVII століття? Адже можна припустити, що зовсім не рівень океану підвищується, а опускаються береги! До речі сказати, ще вчені давнини Страбон та Аристотель, намагаючись зрозуміти причини коливань морів, пояснювали це явище вертикальними рухами земної кори. Удавана очевидність цієї ідеї надала їй характер аксіоми. Майже в чистому вигляді вона увійшла і в усі, навіть сучасні підручники з геології та тектоніки.

Якщо оперувати часом в масштабі мільйонів і мільярдів років, то геологічні процеси, безсумнівно, є визначальними в долях Світового океану і його морів. І в даний час багато ділянок берегових ліній, наприклад, Балтики, дуже рухливі. Однак, якщо поглянути на карту сучасних вертикальних рухів земної кори, то кинеться в очі одна обставина: досить великі області підняття в одних місцях компенсуються зонами опускання в інших.

Зіставляючи розмір вертикальних рухів по всьому узбережжю Світового океану, можна вивести їх середню величину. І тоді з’ясовується: вплив сучасних рухів суші на рівень океану виражається мізерно малою величиною — всього сотими частками міліметра.

У той же час безліч вимірювань рівня води вздовж усього узбережжя Світового океану дає можливість намалювати достовірну картину багаторічних коливань обсягу океанської води.

На підставі таких підрахунків вдалося встановити: за останні п’ятдесят років Світовий океан «підріс» майже на десять сантиметрів. Швидкість підйому його рівня дорівнює 1,5 міліметра на рік. Це дає збільшення водної маси в 542 кубічних кілометри.

У наявності одна парадоксальна ситуація. Геодезисти, гідротехніки зазвичай вимірюють рівень берега щодо моря, приймаючи його позначку за незмінну величину. Океанологи і гідрологи діють, так би мовити, в зворотному напрямку: для них еталоном, вихідною відміткою служить берег, від нього і відраховується рівень моря. Не дивно тому, що дані про коливання моря у тих і інших, як правило, не збігаються.

Втім, нещодавно з’ясувалося, що існуюче «різночитання» океану пов’язане ще з одною дуже цікавою обставиною. Ми звикли вважати, що океан — це абсолютно рівна поверхня (якщо, звичайно, не брати до уваги хвилювання на ньому). Насправді все йде інакше. Спостереження з супутників відкрили дивовижну картину – океан має свій власний рельєф. Підкреслюю: не дно океану, а саме його водна поверхня. Тут є свої «водяні гори» і «водяні ущелини». На північний схід від Австралії, поблизу екватора, океан піднімається вище середнього рівня на 78 метрів. Найбільший провал глибиною в 112 метрів знаходиться в районі Індостану, глибина «водяної ями» в районі Каліфорнії — 56 метрів. До речі, і в знаменитому Бермудському трикутнику рівень океану помітно знижений – на 64 метри, чи не в цьому криється одна з розгадок його «таємниць»?

Чому ж океанська стихія в цих зонах поводиться настільки дивно? Спробуйте уявити собі це зримо: водна гладь, увігнулася дугою або ж спучилася на зразок успішного тесту. Остаточного пояснення цьому явищу поки не знайдено, є лише гіпотези. Одна з них пояснює «гористість» океану аномаліями в гравітаційному полі Землі. Земна кора під дном океану складається з неоднорідних за своєю щільністю порід, які і створюють різну силу тяжіння. Більш щільні породи притягують сильніше – вони, немов припускають, і можуть утримувати воду в увігнутому стані. Там, де породи менш щільні, — гравітаційне поле слабкіше і поверхня океану може вигинатися вгору.

Я зупинився на цьому настільки детально, щоб ще раз підкреслити: як багато абсолютно різних факторів, кожен сам по собі і в поєднанні з іншими можуть впливати на рівень і обсяг океану.

До слова сказати, підняття Світового океану, що відзначається нині, як вважають деякі дослідники, може зовсім і не означати збільшення обсягу його води. Може бути, він не росте, а, так би мовити, піднімається «навшпиньки». Ну, наприклад, за рахунок зростання опадів на дні океану. Підрахували і цей елемент – його роль, як встановили, зводиться в даний час всього до трьох сотих міліметра в рік.

Вода змінює адресу

– З чого ж складаються ті сантиметри, на які виріс Світовий океан за останні півстоліття? Звідки взагалі береться та вода, що поповнює чашу океану?
– Ми вважаємо, що відбувається це за рахунок вод суші. Багато спостережень показують, що «сухопутної» води стає менше. Від усього «пирога» гідросфери природа приділила суші крихітний шматочок — лише 2 відсотки (якщо вважати без льодовиків Антарктиди). Але зараз вона починає втрачати і ці крихти.

Такий хід подій ще на початку п’ятдесятих років минулого століття передбачив вчений А. Шнітніков, який вперше встановив, що існують ритмічні коливання у водному режимі Землі з періодом в 1800-2000 років. Показником тут можуть служити озера, особливо безстічні. Озера – найважливіша частина континентальної гідросфери, в них міститься зараз 750 тисяч кубічних кілометрів води.

З початку минулого століття почалося падіння рівня найбільших безстічних озер. Каспій, наприклад, опустився на 3 метри, Іссик-Куль — на 2, Велике Солоне озеро в Америці — на 3,5. Мертве море – на 4,5 метра. Середнє зниження рівня безстічних водойм за цей період склало 1,5 метра. Тим самим із запасів поверхневих вод було вилучено близько трьох тисяч кубічних кілометрів. Це еквівалентно підняттю океану більш ніж на один сантиметр.

Безстічні водойми, розташовані зазвичай в посушливих зонах, чуйно реагують на зміну гідрометеорологічного режиму великих континентальних регіонів. Тому спостережуване зменшення обсягу озер, скорочення їх площ, падіння рівня можна розглядати як серйозний сигнал: відбувається перебудова всього глобального водообміну, правда, поки незначна, і свідками цього явища ми стаємо вже сьогодні.

Відомо, що основний механізм кругообігу води на Землі працює за схемою: океан — атмосфера — материк. Вода випаровується з поверхні гігантських водойм, надходить в атмосферу, звідки у вигляді опадів потрапляє на материк, а потім через річковий стік і повітряні течії знову виноситься до просторів океану, поповнюючи його запаси. Тепер вже ясно, що характер кругообігу води на земній кулі не є чимось постійним і незмінним. З різних причин він може значно змінюватися, як вже не раз відбувалося в історії планети. Цілком можливо, що зміна пропорцій між обсягами вод суші і океану якраз і є наслідком такої чергової планетарної перебудови процесу водообміну.

Між коливаннями рівнів озер і океану видно чіткий зворотний зв’язок: з інтервалом приблизно в тринадцять років після того, як озера починають «осідати», океан приймається рости. Очевидно, за цей час і відбувається як би «перетікання» озерної води в океан через атмосферу.

Але чи тільки одна вода озер переселяється зараз з суші в океан? Спостереження показують, що цю долю з нею поділяють і грунтові води. За підрахунками, зробленими в нашому інституті водних проблем, запаси підземних вод також скорочуються – в середньому щорічно на 100 кубічних кілометрів. За рахунок цього океан міг піднятися на 2,5 сантиметра. Втрати материкової води могли бути ще більшими, якби не інтенсивне гідротехнічне будівництво. Зараз у водосховищах світу накопичилося понад 5 тисяч кубічних кілометрів води. Не будь цього, океан міг би піднятися ще на 1,5 сантиметра.

Є ще одне і, мабуть, головне джерело, що живить Світовий океан — льодовики. Обсяг континентального льоду, в якому законсервовані колосальні запаси води, за рахунок танення щороку скорочується на 250 кубічних кілометрів. Скорочується льодова маса Антарктиди. Зменшилася і середня товщина морських льодів в Арктиці, більш ніж на десять відсотків скоротилася їх площа. 80 відсотків приросту об’єму океану треба віднести за рахунок надходження талої льодовикової води.

– У чому ж причина «великого переселення» води? Яка природа нинішньої трансгресії Світового океану?
– Я належу до числа тих вчених, які пов’язують це явище зі змінами кліматичного режиму Землі. Як і раніше багато прихильників у тектонічної теорії, яка, як вже зазначалося, підвищення рівня океану пояснює геологічними процесами, в тому числі і розростанням серединно-океанічних хребтів. Але на мій погляд, повторю, це справедливо стосовно періодів, що обчислюються мільярдами років. Що стосується коротких проміжків часу – століть, то зміна рівня океану визначається вже більш швидкоплинними гідрометеорологічними явищами.

Перш за все, треба відповісти на питання: чи дійсно змінюється клімат? Ще недавно відповідь була б одностайною: «ні!» Але останнім часом фахівці прийшли до висновку, що в кліматі планети дійсно відбуваються зміни. На Землі спостерігалося потепління. І клімат, на думку деяких кліматологів, був самим м’яким в порівнянні з будь-яким іншим періодом останнього тисячоліття. Свого максимуму потепління досягло в середині минулого століття. Підвищення температури повітря було особливо помітним в Північній півкулі, притому, чим далі на північ, тим сильніше воно позначалося. В цілому температура повітря в Північній півкулі за період потепління підвищилася в середньому на 1 градус.

Природно припустити, що океан якось відгукнувся на зміну термічного режиму суші. Ми проаналізували річні рухи температур повітря в зоні від 17 до 90° північної широти, взяті з роботи М. Будико, і зміни рівня Світового океану по роках. З’ясувалося, що вони добре узгоджуються один з одним. Ми встановили, що океан реагує на зміну кліматичних умов через певний проміжок часу, рівний дев’ятнадцяти рокам.

Вважається, що центр потепління у високих широтах знаходиться в північно-західному районі Гренландії. Якщо це дійсно так, то слід очікувати, що саме тут і на островах Північного Льодовитого океану льодовики тануть особливо швидко. Тоді і найбільший підйом рівня, пов’язаний з надходженням талих льодовикових вод, ймовірно, повинен бути в Північному Льодовитому і Атлантичному океанах. Причому раніше і найактивніше цей процес повинен був би проявитися в Північному Льодовитому океані, так як його площа в сім разів менше площі Атлантики.

Що ж ми бачимо насправді? Звернемося до фактів. Дані спостережень показують, що за період з 1928 по 1958 роки Тихий та Індійський океани піднімалися зі швидкістю 2 міліметри, Атлантичний — 3 міліметри на рік. Аналіз показує, що цей океан на чотири роки раніше інших басейнів відреагував на потепління. Таким чином, зв’язок між підвищенням рівня океанів і зміною термічного режиму планети в наявності.

Висушування материків, «перекачування» їх вод в океан — відлуння тих же зрушень у світовому кліматі. Підвищується температура повітря, посилюється випаровування і надходження вологи в атмосферу, через яку вона і транспортується в океан. Ряд дослідників вважають, що всі ті катастрофічні посухи, повені, зливи, які почастішали в останні роки,— це теж наслідок зрушень в тепловому балансі планети. Через нерівномірність, з якою відбувалося потепління, перепад температур між полюсами і екватором зменшився. Це і позначилося на атмосферній циркуляції: повітряні течії, що доставляють вологу з океану на континенти, ослабли, знайшли собі нові маршрути.

Опадів, принесених мусонами, стало менше. Вони не доходять до свого колишнього місця призначення, випадаючи там, де вони і не потрібні, наприклад над океаном. Одним словом, в механізмі кругообігу води на Землі, мабуть, дійсно намітилися зміни.

Міст з минулого в майбутнє?

– Ось, напевно, випадок, коли слова філософа «все тече, все змінюється» треба розуміти в буквальному сенсі. Але як далеко може зайти цей процес перебудови глобального водообміну? Які будуть його наслідки?
– Дійсно, все це проблеми, які не можуть не хвилювати. Від того, як поведе себе надалі Світовий океан, можуть помітно змінитися умови життя на планеті. Говорячи про долі океану, ми завжди повинні пам’ятати про його особливу роль.

Зараз у цього колоса, як у казці, три дороги – або він повернеться в свої старі береги, або почне рости ще енергійніше, а може трапитися і так, що рівень його різко піде на спад. За яким із шляхів він піде? Це залежить від комплексу багатьох і найрізноманітніших і складних факторів, що визначають те явище, яке ми називаємо кліматом планети. Прогнози взагалі, як відомо, будувати складно. Коли ж мова йде про кліматичне завтра Землі, припущення поки можуть бути чисто гіпотетичними.

Якщо… Тут дуже багато всякого роду «якщо». Якщо потепління триватиме, то результатом його може з’явитися повне танення полярних шапок льоду. Тоді рівень океану підніметься майже на 70 метрів, і великі ділянки суші можуть опинитися під водою. Крім того, величезні маси води, що сконцентровані зараз в полярних льодах, після їх танення почнуть стікати до екватора. Сповільниться обертання Землі, а це призведе до порушення сучасної системи атмосферної циркуляції і розподілу опадів. Режим вітрів, за допомогою яких природа намагається вирівнювати температуру по всій земній кулі, різко зміниться. Великі струминні течії, що несуть зараз вологу на континенти, змістяться на північ. Це може негативно позначитися на забезпеченні вологою найбільш густонаселених районів світу — основних центрів землеробства.

Цікаво, що деякі археологи та історики переглядають зараз старі теорії про занепад багатьох високорозвинених і могутніх цивілізацій минулого, таких, як хараппська, хеттська, мікенська або імперія Малі в Африці. Знайдено чимало доказів того, що ці могутні колись держави загинули не через вторгнення варварів, а внаслідок зміни клімату і зокрема, режиму вітрів та опадів. Одна за одною хвилі страшної засухи, яку принесло порушення атмосферної циркуляції і всього водного режиму, стерли з лиця землі колись процвітаючі сільськогосподарські райони. Правда, висловлюється оптимістичне припущення, що новий розподіл опадів може відродити агрокультуру на деяких колись врожайних землях, як, наприклад, Північна Сахара або Іранське плато, яке в стародавні часи годувало армії Дарія. І все ж ці та будь-які інші зміни в кліматі небажані.

Тим часом не виключено, що через деякий час може наступити новий гідрокліматичний цикл похолодань і зволоження клімату на материках. Тоді слід очікувати значного зниження рівня океану.

Нарешті, третій варіант, зрозуміло, найпривабливіший: сучасне підвищення океану — звичайна короткочасна зміна його рівня, і через певний час він стабілізується.

Відповідаючи на питання «що буде?», напевно, варто було б і з’ясувати, «що було». Озирнутися на минуле океану, в надії зрозуміти його майбутнє.

– Так, до того ж і дещо запізніле запитання: як взагалі виник океан?
– Навколо цієї проблеми так само ламаються списи, як і при спробах відповісти на питання, як виникла Земля. Гідросфера – найдавніша оболонка планети, і її доля невіддільна від історії самої планети.

Переважає думка, що вода на Землі з’явилася в процесі дегазації і виплавлення мантії. Процес цей тривав дуже довго – мільйони років. Якщо прийняти цю гіпотезу за основу, то очевидно, що океан наповнювався поступово. У міру збільшення води на земній кулі океан розростався. У цей період рівень його міг відчувати складні коливання, пов’язані з процесами становлення і розвитку континентів, хоча в цілому зберігалася тенденція до зростання.

Зараз з’явилася ще одна цікава гіпотеза, що пояснює виникнення гідросфери. На підставі ізотопного аналізу океанської води її автори на чолі з В. Ферранським прийшли до висновку, що водяна оболонка виникла на заключному етапі формування Землі як планети і що гідросфера зобов’язана своєю появою процесам конденсації. Іншими словами, вода з’явилася не знизу – з мантії, а, так би мовити, зверху — з атмосфери. Після утворення Землі, доводять автори цієї гіпотези, вода і вуглекислота знаходилися в газовій фазі, поки температура поверхні планети не знизилася і не настали умови для конденсації води. Тому, вважають ці вчені, океан значно молодший земної кори, а хімічний і ізотопний склад його води мало змінився з моменту утворення гідросфери.

І все ж прийнято вважати, що мантія продовжує поставляти воду на поверхню і зараз — щорічно від половини до півтора кубічних кілометрів. Чи означає це, ніби кількість води на планеті безперервно зростає?

Так, її дійсно стає більше, але в той же час відбувається і безповоротна її втрата. Сонячний вітер, підхоплюючи легкі гази, такі, як водень, забирає їх в космічні простори. Через це запаси води на Землі скорочуються від 0.5 до 2.4 кубічного кілометра за тисячу років.

Реконструкція стародавнього океану малює нам картини різного роду катаклізмів, якими відзначена вся його довга історія. Повинен сказати, що серед вчених немає єдиної думки практично ні з одного питання, що стосується минулого Світового океану. Це й не дивно: занадто велика кількість невідомих величин, з якими доводиться стикатися дослідникам. Якщо навіть факти сьогоднішнього дня океану тлумачаться неоднозначно, то можна уявити, які розбіжності існують з приводу подій, що відбувалися мільйони і навіть мільярди років тому. Ось тільки один приклад. Океан поглиблювався в результаті прогинання дна, стверджує одна група вчених на чолі з О. Леонтьєвим. «Загальне прогинання ложа океанів – неймовірно», – оскаржує їх погляд М. Васильківський, і він не самотній в цій думці. Інші дослідники головну роль в коливаннях рівня праокеану як і раніше відводять накопиченню на дні опадів, а також формуванню системи океанічних хребтів і підняттів.

Проте, зараз багато «біографічних даних» океану ми знаємо вже досить точно. Завдяки останнім досягненням таких фізичних методів геохронології, як палеомагнітний, термолюмінесцентний, радіовуглецевий, стало можливим досить точно визначати абсолютний вік морських відкладень на дні Світового океану і вздовж його узбережжя. На підставі зібраної інформації американський вчений Р. Фейрбрідж, а за ним й інші дослідники склали графік можливого рівня Світового океану за останні 50 тисяч років.

Результати цих досліджень показали, що навіть і в порівняно недавньому геологічному минулому відбувалися досить значні — що перевищують сотню метрів – зміни рівня океану. Очевидно, що ці коливання океану – і одночасно збільшення або зменшення запасів води на суші – були наслідком великомасштабних перебудов всього глобального водообміну. Такі перебудови приводили до перетворення всього вигляду планети.

25-30 тисяч років тому положення Світового океану було, мабуть, близько до сучасного. Потім рівень його впав більш ніж на 100 метрів. Причина цього явища нам відома: Земля вступила в чергову смугу сильного похолодання — Льодовиковий період. Різко зросла площа континентального заледеніння, величезні маси води були вилучені з вологообігу і законсервовані у вигляді льоду.

Близько 16 тисяч років тому почалося потепління, швидко танув покрив континентальних льодовиків. Океан став стрімко зростати.

6-7 тисяч років тому рівень Світового океану досяг сучасного становища. Починаючи з цього моменту, став порівняно стійкий і глобальний водообмін. Цей відрізок часу збігається з найтеплішим періодом у житті Землі за останні 25-30 тисяч років. Зауважте, до речі, що час людської цивілізації — 10 тисяч років — трохи більше епохи стійкого водообміну і сучасного положення океану.

Цікаво, а як поводилися в періоди трансгресій і регресій океану води суші? Відомості про це нам постачають палеолімнологія і палеопотамологія — науки про стародавні озера і річки. Факти, здобуті ними, доводять, що в період значних похолодань і регресій океану, коли в північних широтах розвивалися великі заледеніння, в середніх і низьких широтах було дуже волого. По території багатьох, зараз фактично напівпустельних районів Азії та Африки в ті далекі часи текли повноводні річки. Про це можна судити по добре розробленій, але давно вже неживій річковій мережі, що групується у великі системи, площа водозбору яких охоплювала 5-10 тисяч квадратних кілометрів. Подібні померлі річкові системи можна зустріти на поверхні рівнин в Гобі, Ірані, Анатолії.

Формування таких древніх гідромереж могло відбутися тільки в епоху значного зволоження цих районів. І озера в цю епоху були багато повноводніше і займали значні площі. Так, стародавні озера в Гобі перевершували сучасні в шість-десять разів. Площа великого Лобнора досягала 28 тисяч квадратних кілометрів, зараз вона становить 2500. Значно змінювалися глибини озер, особливо гірських. Озера Ван і Урмія на Вірменському плато були в плейстоцені вище на 60-75 метрів. Мертве море було вище на 430 метрів, а площа його — в чотири рази більше.

Значні зміни відбувалися і з такого великою внутрішньоматериковою водоймою, як Каспійське море. У плейстоцені у нього відзначений ряд великих трансгресій і регресій із загальною амплітудою коливань в 100 метрів.

Отже, ми бачимо, що глобальний водообмін, а разом з ним і рівень океану не раз зазнавали змін. Виникає питання, чи можна використовуючи ці факти, будувати прогнози на майбутнє? Напевно, це було б можливо, якби не одна обставина. Всі перебудови в кліматі і водному режимі планети досі проводилися силами однієї тільки природи. Зараз же можлива й інша причина – діяльність людини. Вона впливає на водний баланс Землі поки ще незначно, але з кожним роком все помітніше. Так, зменшення озер і рівня підземних вод зараз вже в чималому ступені пов’язано з господарською діяльністю людини. Створення штучних водосховищ, зміна кількості і якості поверхневих вод, що стікають в моря і Світовий океан, можуть вже в недалекому майбутньому помітно відбитися на водному режимі.

Але цим прямим втручанням в природні процеси може не обмежитися вплив людини на глобальний водообмін. Як пророкують багато кліматологів, слід очікувати подальшого потепління клімату. І станеться це не відповідно до руху природних сил. В атмосфері накопичується все більше вуглекислого газу – продукту згоряння органічного палива. Шар цього газу, як скляний ковпак, покриває планету, створюючи «оранжерейний ефект». Він пропускає сонячні промені до Землі, але затримує тепло, що йде знизу. Це і може викликати глобальне потепління.

Яким буде Світовий океан завтра? По суті це питання рівнозначне іншому: яким буде завтрашній день нашої блакитної планети? Не забудемо – блакитною її робить океан.

Автор: І. Усейнова.