Естественные причины изменения климата: полный список, механизмы и примеры

Хотите понять, что в климате «делают» сама планета и Солнце, без участия людей? Короткий ответ: таких факторов много, но действуют они по-разному и на разных масштабах времени - от одного сезона до миллионов лет. Ниже я разложу по полочкам, что именно относится к естественные причины изменения климата, как это работает, насколько сильно влияет и как отличить природные колебания от того, что мы сами добавили в уравнение.

• TL;DR: к естественным причинам относятся изменения солнечной активности, орбитальные циклы (Миланковича), вулканические аэрозоли, внутренние колебания океан-атмосфера (ENSO/AMO/PDO), изменения альбедо и растительности, тектоника плит и редкие внешние удары (астероиды).
• Масштабы времени: от 2-7 лет (ENSO) до сотен тысяч лет (орбитальные циклы) и миллионов лет (тектоника).
• Сила: кратковременно вулканы могут охлаждать Землю на несколько десятых градуса; орбитальные циклы меняют распределение солнечной энергии и запускают ледниковые/межледниковые эпохи.
• Данные: ледяные керны, годичные кольца, морские осадки, спутники, исторические хроники - всё сходится.
• Современный тренд потепления с середины XX века - в основном антропогенный. Природные факторы не объясняют наблюдаемую скорость и масштаб.

Краткий ответ: полный список естественных причин и что они делают

Чтобы не теряться в терминах, держите карту местности - основные природные «рычаги» климата.

• Солнечная активность. Меняется поток энергии, приходящий к Земле. Цикл ~11 лет; амплитуда изменений постоянной солнечной радиации невелика (порядка 0,1%). Это даёт маленькие колебания на коротких масштабах.
• Орбитальные циклы (циклы Миланковича). Изменяются эксцентриситет орбиты (~100 тыс. лет), наклон оси (~41 тыс.) и прецессия (~19-23 тыс.). Они перераспределяют солнечное тепло по сезонам и широтам, включая «тумблеры» ледниковых эпох.
• Вулканические извержения. Крупные взрывные извержения выбрасывают аэрозоли серы в стратосферу, повышают альбедо и временно охлаждают планету на 1-3 года. Пример: Тамбора (1815) и «год без лета».
• Внутренняя изменчивость океан-атмосфера. ENSO (Эль-Ниньо/Ла-Нинья, 2-7 лет), Тихоокеанская декадная осцилляция (PDO, десятилетия), Атлантическая многодесятилетняя осцилляция (AMO). Они перераспределяют тепло и влагу, меняя погоду и климатические аномалии.
• Изменения альбедо и биоты без участия человека. Пыльные бури из естественных причин, зарастание тундры кустарником в тёплые межледниковья, естественные пожары и насекомые-вредители, цветение фитопланктона - это всё меняет отражательную способность и углеродный обмен.
• Тектоника плит и рельеф. Раздвижение континентов, рост горных цепей (например, Гималаи), открытие/закрытие проливов (исчезновение пролива Панамы в прошлом) перестраивают океанические течения и долгосрочную циркуляцию.
• Долгосрочные потоки углерода из недр. Медленные по геологическим меркам вулканические дегазации CO₂ и выветривание силикатов регулируют CO₂ на миллионах лет.
• Внешние удары. Крупные астероиды или кометы могут резко изменить пыльность атмосферы и климат. Это редкие, но мощные события.

Вот ключ: разные факторы работают с разной скоростью и силой. Один год - это про Эль-Ниньо или вулканы; десятки тысяч лет - это про орбиту; миллионы лет - про континенты и углеродный цикл в породах.

Как это работает: механизмы, масштаб времени и «вес» факторов

Чтобы оценивать влияние, удобно смотреть на три вещи: радиационное принуждение (сколько ватт на квадратный метр фактор добавляет или отнимает), длительность эффекта и знак (нагревает или охлаждает).

Несколько простых правил работы с этими влияниями:

• Короткие «лестницы» температур на 1-3 года? Смотрите на извержение или Эль-Ниньо/Ла-Нинью.
• Синхронные изменения в северных широтах летом и рост/таянье ледников - это часто орбита.
• Медленные тренды в миллионы лет - там рулят плиты и химия углерода в породах.

Про силу источников. В современной литературе оценивается, что суммарное радиационное принуждение от парниковых газов с 1750 года - около +2,9 Вт/м² (IPCC AR6, 2021-2023). Природные факторы за этот период - близко к нулю в среднем: Солнце слегка колебалось, вулканы давали краткие «провалы» в прохладу. Это не значит, что природные факторы слабые «вообще». Это значит, что на нашей временной шкале - десятилетия - их вклад в тренд ограничен.

И ещё один часто задаваемый вопрос: «А может, Солнце и есть главная причина нынешнего потепления?» Наблюдения со спутников с 1978 года показывают: суммарная солнечная радиация не растёт так, чтобы объяснить рост температуры. А вот концентрации CO₂, CH₄ и N₂O растут, и их спектральный след в излучении измеряется с поверхности и со спутников.

Примеры из истории климата и как мы это узнаём

Пара историй, которые хорошо иллюстрируют масштаб и «почерк» естественных факторов.

• Тамбора (1815) и «год без лета» (1816). Извержение в Индонезии выбросило огромную массу сернистых аэрозолей в стратосферу. Европа и северная часть США получили холодное и дождливое лето. Это классика вулканического охлаждения: пик в первый год, затухание за 2-3 года. Мы видим это в ледяных кернах по сульфатам и в исторических хрониках.
• Минимум Маундера (ок. 1645-1715). Долгий спад солнечных пятен совпал с похолоданием в Европе (часть Малого ледникового периода). Влияние Солнца было, но сам Малый ледниковый период - это мозаика причин: частые вулканические извержения, солнечные минимумы, изменения океанической циркуляции.
• Ледниковые циклы плейстоцена. Они идеально «ложатся» на орбитальные ритмы. Ключевую роль играет летняя инсоляция высоких широт: когда лето чуть прохладнее, снег не успевает таять, ледники растут. Ледяные керны из Антарктиды и Гренландии показывают совместные «качели» температуры, CO₂ и пыли.
• PETM (палеоцен-эоценовый термальный максимум, ~56 млн лет назад). Быстрый по геологическим меркам выброс углерода, потепление на 5-8°C, массовая перестройка экосистем. Источник углерода до конца спорен (метангидраты, вулканизм, заливные базальты), но это хороший пример того, как «ещё одна ложка» CO₂ может ускорить потепление.
• Каменноугольные леса и выветривание. Когда на Земле расцвели большие леса, усилилось выветривание силикатов, CO₂ снизился, климат охладился. Медленно, но верно - классика геохимического термостата.

Как мы узнаём прошлое? Через прокси-данные. Лёд хранит пузырьки древнего воздуха и сульфаты от вулканов. Кольца деревьев рассказывают про влажность и температуру за века. Морские осадки - по изотопам кислорода - показывают температуру океана и объём льда. Пыль в кернах намекает на ветреность и сухость континентов. Это много независимых «датчиков», и они согласованы.

Если смотреть на наш север - я живу в Петрозаводске, на берегу Онего - то следы прошлых климата видны прямо в камнях. Карельский кратон хранит отложения древних ледников (следы «снежка Земли»), а в озёрных и болотных слоях - хронику последних тысяч лет: пыльцу, угольки от пожаров, флюктуации уровня воды. Природа сама ведёт дневник, нужно только уметь читать.

Чек‑лист, частые вопросы и как применять знания на практике

Вы часто спрашиваете: «Как понять, природная ли причина у конкретного климатического события?» Вот работать по шагам:

1. Проверьте масштаб времени. Одногодичные скачки - это почти всегда ENSO или вулкан. Десятилетние «качели» - океанические осцилляции. Вековые тренды - смотрите суммарное принуждение (парниковые газы и аэрозоли).
2. Ищите «подпись». Вулкан даёт резкое охлаждение после извержения и более холодные лета. Эль-Ниньо - более тёплый глобальный год и влажные/сухие аномалии в типичных регионах. Солнечный цикл - слабая волна через 1-2 года запаздывания.
3. Сверяйтесь с независимыми источниками. Есть ли данные о извержении (снимки, SO₂), индекс ENSO, спутниковые TSI? Сходятся ли наблюдения по сетям метеостанций и спутников?
4. Смотрите на географию. ENSO «говорит» громче в тропиках и на тихоокеанских побережьях, вулканические аэрозоли - широтно и глобально, орбитальные штуки - по высокоширотным летним сигналам.

Чек‑лист для распознавания естественных факторов:

• Было ли крупное извержение в последние 1-2 года? Если да - ожидайте кратковременного охлаждения.
• ENSO в фазе Эль-Ниньо? Глобальная температура на пике года выше обычной.
• Солнечный цикл на минимуме? Эффект слабый, но вблизи минимума глобальная температура может быть чуть ниже, чем при максимуме, при прочих равных.
• Есть аномально пыльные условия (естественные бури, пожары без антропогенного усиления)? Местное увеличение альбедо и охлаждение днём, но тёплые ночи - такое бывает.

Полезные правила большого пальца:

• Вулкан охлаждает быстро и недолго. Если 3 года прошло - эффект почти ушёл.
• ENSO - качели вокруг среднего, не долгосрочный тренд.
• Орбита - не про десятилетия. Это про ледники и тысячелетия.
• Тектоника - не объяснит потепление за столетие; это «фон» на миллионы лет.

Частые вопросы:

• Правда ли, что вулканы выбрасывают больше CO₂, чем люди? Нет. Оценки Геологической службы США: вулканы в среднем дают около 0,3-0,6 Гт CO₂ в год. Люди - свыше 35 Гт CO₂ в год в 2010-2020-х. Разница - на порядок два.
• А Солнце не могло «включиться посильнее»? Спутники с конца 1970-х фиксируют колебания порядка 0,1% по полной солнечной радиации. Это недостаточно, чтобы объяснить наблюдаемый тренд потепления с 1970-х.
• Малый ледниковый период - он же естественный? Да, это комплекс естественных факторов: серия извержений, солнечные минимумы и океаническая циркуляция. Современный тренд другой природы.
• Если природные факторы сильны, почему сейчас они «молчат»? Они не молчат - ENSO и вулканы по‑прежнему видны в годовых «зубцах». Но их средний вклад в тренд за последние десятилетия близок к нулю. Парниковые газы перекрывают их в сумме.

Шпаргалка по источникам, которым можно доверять по этой теме (без ссылок, просто ориентиры): доклады IPCC (AR6, 2021-2023), NASA GISS по солнечной радиации и температуре, NOAA по ENSO и глобальным наблюдениям, USGS по вулканам и потокам CO₂, классические работы Миланковича и их уточнения в XX-XXI веках.

Если вы учитель, студент или просто любите точность, держите методику мини‑расследования для урока или доклада:

1. Выберите событие (например, тёплый год 2016).
2. Проверьте фазу ENSO в тот год (Эль-Ниньо? Да).
3. Проверьте извержения за предыдущие 2 года (небольшие? Да).
4. Сверьте индекс солнечной активности (на каком этапе цикла?).
5. Сопоставьте всё с наблюдаемым отклонением от тренда. Вы увидите, как естественные факторы добавили «плюс» к долгосрочному росту.

И маленький местный штрих. У нас в Карелии снежные зимы и белые ночи - отличный индикатор того, как распределение солнечной энергии по сезонам важнее простого среднего по году. Именно это и делают орбитальные циклы на тысячелетиях: «крутят» сезонные акценты, решая судьбу ледников.

Примеры, цифры и аккуратные сравнения: что важно не перепутать

Есть несколько типичных ловушек, которые заводят разговор в тупик. Чтобы не попасться, держите рядом пару чисел и аналогии.

• «Погода ≠ климат». Снежный апрель в Петрозаводске не опровергает десятилетний тренд по зимним температурам в Европе. ENSO может на год‑два поднять/опустить глобальный средний, но тренд останется.
• «Сигналы смешиваются». Сильный Эль-Ниньо на фоне растущего тренда даёт «рекорд года». Ла‑Нинья на том же фоне - «передышку». Важно отделять тренд (полоса) от шума (точки).
• «Короткие ряды опасны». Судить о роли Солнца по десятку лет - всё равно что делать вывод о сезонах по неделе в мае. Солнечные циклы и их слабые колебания видны в длинном ряду, и они малы по сравнению с антропогенным принуждением.
• «Вулканы - не про тренд». Они резкие и шумные. Суммарно за столетие больших извержений мало, и они дают отрицательные «иглы», но не поднимают среднюю.

Иногда полезно сопоставить «веса» в одной шкале. Современное антропогенное радиационное принуждение (парниковые газы минус охлаждающие аэрозоли) - около +2,3…+3,3 Вт/м² по оценкам AR6. Солнечный цикл даёт примерно ±0,1 Вт/м². Крупный вулкан кратковременно может увести в минус на большее значение, но на 1-3 года. Отсюда простое следствие: на тренд десятилетий будет влиять то, что стабильно и долго действует в одну сторону.

Кстати, часто всплывает тема «естественных мегапожаров» и их влияния. Если пожары происходят без антропогенных причин (молнии, засуха), их дым и сажа на неделю‑месяцы меняют локальную радиацию и микроклимат. Но глобально они либо компенсируются восстановлением растительности, либо интегрируются в природный углеродный круговорот. Долгосрочный тренд от таких событий слабее, чем от роста CO₂ в атмосфере.

И ещё про биоту. Когда тундра зарастает кустарником в тёплые межледниковья, альбедо снижается, почва удерживает больше тепла, снежный покров меняет свои свойства. Это природная положительная обратная связь, которая в нужной фазе может усиливать потепление без участия человека. На тысячелетиях такие штуки важны.

Если хотите углубиться в первоисточники, обратите внимание на три опоры: ледяные керны (Антарктида: Vostok, EPICA; Гренландия: GISP2, NGRIP), морские осадки (изотопы кислорода в фораминиферах), дата‑модели Миланковича (Berger, Huybers) - они дают согласованную картину.

Mini‑FAQ

• Что из перечисленного сильнее всего «переключает» климат? На десятках тысяч лет - орбита. На годах - вулканы и ENSO. На миллионах - тектоника и углеродный геохимический термостат.
• Может ли быстрое похолодание случиться «само собой»? Да - крупный вулкан или серия извержений. Но это временно.
• Что насчёт космических лучей и облаков? Идут исследования. На сегодня их вклад в тренд не подтверждён как доминирующий, а гипотезы не дают численно значимого эффекта в сравнении с известными факторами.
• Почему мы говорим «природные факторы не объясняют современное потепление»? Потому что наблюдения и модели, которые корректно учитывают Солнце, вулканы и внутреннюю изменчивость, не дают такой силы и устойчивости тренда с середины XX века, как реальные данные. Добавляешь парниковые газы - картинка сходится.

Next steps / Что делать дальше

• Для учителей: построите с классом «паспорт события» для любого тёплого или холодного года, отмечая ENSO, вулканы и солнечный цикл. Отличная практическая работа на 45 минут.
• Для журналистов: при подготовке материала сверяйте фазу ENSO и извержения за последние 24 месяца, чтобы не списывать всё на «аномальную погоду» без контекста.
• Для студентов: разберите кейс Тамборы или Пинатубо и сравните сигналы в разных наборах данных - температура поверхности, стратосферные аэрозоли, радиационный баланс.
• Для всех: когда слышите объяснение «это Солнце/вулканы», проверьте три вещи - масштаб времени, знак эффекта, есть ли независимые индикаторы. Это экономит часы споров.

Если коротко: природные факторы - это фундамент, на котором климат живёт веками и миллионами лет. Они никуда не делись. Но на шкале нашей жизни главные «рельсы» тренда сегодня - не они. Зная, как работают естественные рычаги, легче видеть, где природа, а где мы.