5 природных факторов изменения климата: вулканы, Солнце, орбита, океаны и тектоника

Иногда кажется, что природа сама крутит термостат Земли: один мощный вулкан - и глобальная температура падает на год-два. Но какие именно природные процессы способны сдвигать климат, на сколько и на сколько долго? И почему нынешнее изменение климата ими не объяснишь, хотя они реально сильны? Ниже - простой разбор пяти главных естественных драйверов, без мистики и лишних слов.

TL;DR:

• Вулканические извержения: крупные выбросы серы в стратосферу охлаждают планету на 1-3 года (пример: Пинатубо, 1991).
• Солнечная активность: 11-летний цикл меняет поток энергии слабо; эффект - сотые доли градуса и не объясняет современный тренд.
• Орбитальные циклы (Миланкович): перестраивают сезонное освещение и запускают ледниковые/межледниковые эпохи на тысячелетиях.
• Океаническая циркуляция и колебания (ENSO, AMOC, PDO/AMV): перераспределяют тепло, давая колебания от лет до десятилетий.
• Тектоника плит и большие магматические провинции: меняют CO₂ и географию океанов/материков на миллионах лет.

Пять природных драйверов: механизмы, масштабы, примеры

1) Вулканические извержения

Механика простая: при очень мощных извержениях частицы сульфатов попадают в стратосферу, отражают часть солнечного света и временно «затеняют» планету. Это даёт краткосрочное охлаждение. Сильнее всего остывает суша и тропики, а пик эффекта - в первый-второй год.

Масштаб и время: VEI≥6 (например, Пинатубо, 1991) - минус 0,3-0,6 °C глобально на 1-3 года. Потом аэрозоли выпадают, и температура возвращается к тренду, который задают другие факторы.

Примеры: Тамбора (1815) вызвал «год без лета» в Европе и Северной Америке; Пинатубо (1991) охладил планету примерно на полградуса. Отдельно - трапповые излияния (Сибирские и Деканские траппы): это не «вулкан-однодневка», а многовековые-тысячелетние фонтаны базальта, которые меняют атмосферную химию и климат на совсем других шкалах времени (см. пункт 5).

Важное уточнение: часто говорят, что «вулканы выбрасывают больше CO₂, чем люди». По оценкам геологической службы США, современные вулканы выбрасывают порядка десятых долей гигатонны CO₂ в год, тогда как люди - десятки гигатонн. То есть разница - примерно два порядка величины.

2) Солнечная активность

Солнце - первичный источник энергии. Но его мощность для нас колеблется слабо. В 11-летнем цикле полная солнечная постоянная меняется примерно на 0,1%. Это ощутимо для верхней атмосферы, но у поверхности даёт очень небольшой глобальный сигнал - десятки сотых градуса.

Исторический пример - Маундеровский минимум (1645-1715). Солнечные пятна практически исчезли, Северное полушарие переживало холодные зимы. Тем не менее «Малый ледниковый период» был не только «солнечной историей»: роль сыграли вулканы и океан.

Сегодня картина другая. По данным NASA и международных служб, тренд общей солнечной энергии с середины XX века плоский, в то время как температура устойчиво растёт. Это одна из причин, почему солнечным циклом современное потепление не объясняют (подробности ниже).

3) Орбитальные циклы Миланковича

Земная орбита и наклон оси не постоянны. Есть три главных цикла: эксцентриситет (~100 тыс. лет), наклон оси (~41 тыс. лет) и прецессия (~19-23 тыс. лет). Вместе они перераспределяют солнечный свет по сезонам и широтам, особенно важны летние изменения на высоких широтах.

Этого достаточно, чтобы «толкнуть» ледниковую систему. Если лето на севере становится относительно прохладнее год за годом, снег лучше переживает лето, и ледники растут. Дальше включаются обратные связи: больше льда - выше альбедо - ещё холоднее. Плюс меняется углекислый газ: океан при охлаждении поглощает больше CO₂, что усиливает охлаждение.

Итог: ледниковые циклы последних двух с половиной миллионов лет неплохо согласуются с орбитальным «метрономом». Но это медленная машина, она не объясняет изменения за десятилетия и века.

4) Океаническая циркуляция и крупные колебания

Океан - гигантский аккумулятор тепла. Он глотает избыточную энергию и отдаёт её обратно в атмосферу, но не равномерно. Отсюда климатические «качели» от лет до десятилетий.

ENSO (Эль-Ниньо/Ла-Нинья) - самая известная. Во время Эль-Ниньо тёплая вода растекается по восточной части Тихого океана, усиливаются тропические ливни и грозы, а глобальная температура обычно подскакивает на одну-две десятых градуса. Ла-Нинья делает обратное: Тихий океан прячет тепло в глубину, и глобальный фон на время притормаживает. Пример близкий: сильный Эль-Ниньо 2023-2024 добавил к рекордам 2024 года, который агентства зафиксировали как самый тёплый за весь инструментальный ряд.

Есть и более долгие режимы - Тихоокеанское декадное колебание (PDO) и Атлантическая многодесятилетняя изменчивость (AMV/AMO). Они влияют на региональные дожди и засухи, ураганы и рыбные промыслы. В Атлантике важнейший «конвейер» - AMOC (перенос тёплой воды на север и холодной на юг). Его ослабление меняет погоду в Европе и льды в Северной Атлантике. В моделях резкая перестройка AMOC возможна, но даже она не «отменяет» глобальное потепление - меняется распределение тепла, а не знак антропогенного тренда.

5) Тектоника плит и большие магматические провинции

Это «медленный гигант». Движение континентов перекраивает карты океанических течений, открывает и закрывает проливы, формирует горные пояса. Всё это меняет ветры, испарение, осадки - и скорость химического выветривания горных пород, которое вытягивает CO₂ из атмосферы. За миллионы лет баланс выветривания и вулканического/метаморфического выброса CO₂ - главный регулятор «долгих» климатов.

Когда возникают гигантские базальтовые излияния (Сибирские траппы ~252 млн лет назад, Деканские траппы ~66 млн лет назад), в атмосферу тысячелетиями поступают газы и аэрозоли. Это может приводить к сильному потеплению, кислотным дождям и биотическим кризисам. На человеческом горизонте такие события, к счастью, вне игры.

Что происходит сейчас: как отличить естественные колебания от антропогенного тренда

Короткий ответ: последние десятилетия глобального потепления не совпадают ни с вулканическим, ни с солнечным, ни с орбитальным «сценарием». Это фиксируют независимые линии доказательств, сводные отчёты и измерения.

Основные «отпечатки пальцев» человека в климате:

• Стратосфера остывает, а тропосфера и поверхность - теплеют. При усилении Солнца грелись бы и верх, и низ. Это измеряется спутниками и зондами с конца XX века.
• Ночью и зимой теплеет быстрее, чем днём и летом (сокращается суточный и сезонный контраст). Для парникового усиления это ожидаемо; для Солнца - нет.
• Океан накапливает тепло по всему столбу воды. Это главный «счётчик» дисбаланса энергии Земли. Современные буи и спутники показывают устойчивый рост теплового содержания океана.
• Спектральные измерения с поверхности и из космоса фиксируют уменьшение исходящего длинноволнового излучения на частотах, где поглощают CO₂ и метан, и рост «обратного» излучения к поверхности в этих же полосах.
• Тренд солнечной радиации за последние десятилетия - без ярко выраженного роста. Он не тянет те же темпы потепления. Это видно из реконструкций солнечной постоянной и спутниковых измерений.

Сводки и оценки: в синтезе Шестого оценочного отчёта IPCC (2023) вероятность того, что основной причиной потепления с середины XX века являются человеческие выбросы парниковых газов, оценена как «очень высокая» (в терминах IPCC - крайне вероятно). Всемирная метеорологическая организация в ежегодных обзорах фиксирует усиление экстремальных явлений на фоне тёплых океанов. По данным NASA GISS и европейской службы Copernicus, 2024 год стал самым тёплым за весь ряд наблюдений; сильный Эль-Ниньо добавил доли градуса к тренду, но не создал его.

Проверка по каждому природному фактору на горизонте жизни одного поколения:

• Вулканизм? Крупные извержения последних десятилетий давали краткие «провалы» температуры. Если бы они управляли трендом, мы бы видели долгую паузу или похолодание. Видим - нет.
• Солнце? 11-летняя «пила» едва заметна на фоне тренда и не совпадает с ускорением потепления после 1970-х.
• Орбитальные циклы? Слишком медленные, чтобы объяснять десятилетние изменения.
• Океан? ENSO перетасовывает тепло и цветует рекорды по отдельным годам, но в среднем океан только набирает тепло.
• Тектоника? Современная геология не показывает изменений такого масштаба за последние столетия.

Если говорить приземлённо: в новостях вы увидите «рекордный сентябрь», «аномально тёплый океан», «дожди с новой частотой». За конкретный всплеск нередко отвечает океанский режим (например, Эль-Ниньо). За фон - концентрация парниковых газов. В 2024 году средняя концентрация CO₂ у поверхности приблизилась к ~426 ppm (по долгим рядам на горе Мауна-Лоа). Это на ~50% больше доиндустриального уровня. Даже крупное извержение не «перетянет» такой устойчивый радиационный дисбаланс надолго.

Памятка: ориентиры, правила большого пальца, мини-FAQ

Когда слышите смелое объяснение «всё из-за вулкана/Солнца/Гольфстрима», пройдитесь по этому чек-листу.

• Шкала времени - первое, что смотрим. Изменения на 1-3 года? Ищем следы вулкана (стратосферные аэрозоли) или ENSO. На 10-30 лет - океанические режимы. На тысячелетия - орбита. На миллионы лет - тектоника.
• Знак эффекта. Стратосферные вулканы - всегда краткосрочное охлаждение. Эль-Ниньо - чаще тёплые пики, Ла-Нинья - прохладные. Солнце на пиках - лёгкое потепление, но крошечное.
• География изменений. Океанические перестройки бьют по регионам (например, Северная Атлантика), а парниковый тренд - почти повсеместный, сильнее над сушей и на севере.
• Сопутствующие маркеры. Для вулканов - увеличение оптической толщины стратосферного аэрозоля. Для Солнца - фаза 11-летнего цикла. Для ENSO - индекс Niño 3.4, перестройка тропических осадков. Для AMOC - аномалии температуры/солёности в Северной Атлантике.
• Сравните цифры. Вулканический CO₂ ≪ антропогенного. Солнечный вклад за 50 лет - сотые доли градуса; антропогенный - градус с лишним.

Правила большого пальца:

• Если аномалия «сдулась» за пару лет - это не новый климат, это колебание.
• Если рекорды «сыпятся» десятилетиями и почти везде - это тренд.
• Если стратосфера холодеет, а поверхность теплеет - это парниковый «отпечаток».
• Если океан теплее рекордно и год за годом - в системе энергии стало больше.

Мини-FAQ:

Вулканы могут запустить длительное похолодание? Классические высокие извержения в стратосферу - нет, они дают остывание на 1-3 года. Долгоиграющие магматические провинции могут менять климат на тысячелетия, но это геологическая редкость и не про наш горизонт.

А Солнце? Может ли минимум активности «остановить» потепление? Нет. Современные оценки показывают, что даже глубокий минимум даст сотые доли градуса охлаждения. На фоне текущего тренда этого просто не видно.

Эль-Ниньо разогрел планету в 2024-м - значит, не виноваты парниковые газы? Эль-Ниньо - добавка к фону. Без тёплого фона такие пики не становились бы рекордами так часто.

Что с «Гольфстримом» (AMOC)? Если он «выключится», станет холоднее? Регионально - да, Северная Атлантика и часть Европы могут стать холоднее и влажнее. Но это не выключит глобальный тренд, который задают парниковые газы. Плюс это сопровождалось бы другими серьёзными сдвигами в атмосферной циркуляции.

Может ли орбита запустить скорое похолодание? На тысячелетней шкале - да, но не в ближайшие поколения. Сигнал орбиты медленный и не совпадает по фазе с нынешними десятилетними изменениями.

Для тех, кому нужно действовать, а не просто понимать:

• Студентам и учителям: держите под рукой ряды CO₂ (атмосферные измерения), глобальной температуры, океанического тепла, индекса ENSO и график солнечной активности. На одной странице видно, что за что отвечает.
• Журналистам: при каждом «рекорде» уточняйте - это всплеск (ENSO/вулкан) или часть многолетнего тренда (GHG)? Смотрите на региональную картинку и длительность.
• Городским планировщикам и бизнесу: закладывайте, что океан будет теплее и влажнее, экстремальные осадки - чаще, жаркие ночи - теплее. ENSO и вулканы дают «шум», но проектируете вы под «среднее плюс тренд».

Если хочется быстрой автодиагностики, вот простой «решатель» без формул:

1. Аномалия длится меньше трёх лет? Смотрите ENSO и свежие извержения.
2. Это глобально и почти везде? Если да и длится десятилетиями - это тренд.
3. Есть охлаждение стратосферы при одновременном потеплении у поверхности? Значит, работает парниковое усиление.
4. Совпадает ли аномалия с фазой солнечного цикла? Даже если да - вклад мал.

Источники, которым доверяют специалисты: сводные отчёты IPCC (AR6, 2021-2023), ежегодные доклады Всемирной метеорологической организации о состоянии климата, анализы NASA GISS, NOAA и национальных метеослужб. Они используют независимые методы и открытые данные - удобно сверять любые заявления с этими сводками.

И напоследок - одна удобная мысль. Природные процессы - как волны на Онего: они качают лодку, иногда сильно. Но уровень воды поднимается, потому что в реке больше приток. В нашем случае «приток» - это избыток тепла в системе из‑за парниковых газов. Волны никуда не денутся, и знать их важно. Но долгий подъём - от другого.