Орбитальное воздействие — это воздействие на климат медленных изменений наклона земной оси и формы земной орбиты вокруг Солнца (см. циклы Миланковича ). Эти орбитальные изменения изменяют общее количество солнечного света, достигающего Земли, до 25% в средних широтах (от 400 до 500 Вт/(м 2 ) на широте 60 градусов ) . В этом контексте термин «принуждение» означает физический процесс, влияющий на климат Земли.
Считается, что этот механизм отвечает за время циклов ледникового периода . Строгое применение теории Миланковича не позволяет предсказать «внезапный» ледниковый период (внезапный — это что-то менее ста или двух лет), поскольку самый быстрый орбитальный период составляет около 20 000 лет. Время прошлых ледниковых периодов очень хорошо совпадает с предсказаниями теории Миланковича, и эти эффекты можно просчитать на будущее.
Циклы Миланковича также связаны с изменением окружающей среды в парниковые периоды климатической истории Земли. Изменения в озерных отложениях, соответствующие временным рамкам периодических орбитальных циклов, были интерпретированы как свидетельство орбитального воздействия на климат во время парниковых периодов, таких как ранний палеоген . [1] В частности, предполагается, что циклы Миланковича являются важными модуляторами биогеохимических циклов во время океанических бескислородных событий , включая тоарское океаническое бескислородное событие , [2] среднесеноманское событие , [3] и сеноман-туронское океаническое бескислородное событие . [4] [5]
Иногда утверждают, что длина нынешнего межледникового пика температуры будет аналогична длине предыдущего межледникового пика ( сангамон/эемский этап ). Таким образом, возможно, мы приближаемся к концу этого теплого периода. Однако этот вывод, вероятно, ошибочен: продолжительность предыдущих межледниковий не была особенно регулярной (см. график справа). Бергер и Лутре (2002) утверждают, что «с вмешательством человека или без него нынешний теплый климат может продлиться еще 50 000 лет. Причина – минимум в эксцентриситете орбиты Земли вокруг Солнца». [6] Кроме того, Арчер и Ганопольски (2005) сообщают, что вероятных будущих выбросов CO 2 может быть достаточно, чтобы подавить ледниковый цикл на следующие 500 тысяч лет. [7]
Обратите внимание на график, сильную 100 000-летнюю периодичность циклов и поразительную асимметрию кривых. Считается, что эта асимметрия является результатом сложного взаимодействия механизмов обратной связи. Было замечено, что ледниковые периоды углубляются постепенно. Однако восстановление до межледниковых условий происходит в один большой шаг.
Орбитальная механика требует, чтобы продолжительность сезонов была пропорциональна охватываемым площадям сезонных квадрантов, поэтому, когда эксцентриситет экстремальный, сезоны на дальней стороне орбиты могут длиться значительно дольше. Сегодня, когда осень и зима в Северном полушарии происходят при максимальном приближении, Земля движется с максимальной скоростью и поэтому осень и зима немного короче весны и лета.
Сегодня в Северном полушарии лето на 4,66 дня длиннее зимы, а весна на 2,9 дня длиннее осени. [8] Поскольку осевая прецессия меняет место на орбите Земли, где происходят солнцестояния и равноденствия , зимы в Северном полушарии станут длиннее, а лето – короче, что в конечном итоге создаст условия, которые считаются благоприятными для запуска следующего ледникового периода.
Считается, что расположение суши на поверхности Земли усиливает эффекты орбитального воздействия. Сравнение реконструкций тектонических плит континентов и палеоклиматических исследований показывает, что циклы Миланковича оказывают наибольшее влияние в геологические эпохи , когда массивы суши концентрировались в полярных регионах, как это имеет место сегодня. Гренландия , Антарктида и северные части Европы , Азии и Северной Америки расположены так, что незначительное изменение солнечной энергии нарушит баланс в климате Арктики между круглогодичным сохранением снега и льда и полным летним таянием. Наличие или отсутствие снега и льда — хорошо изученный механизм положительной обратной связи для климата.