Около 4 тыс. лет назад в северном полушарии началось похолодание. Климат высоких широт стал более суровым, многие субтропические области превратились в пустыни. Это привело к исчезновению многих культур, в частности в Сахаре, Аравии, Раджахстане, в долине Инда. Ряд цивилизаций переместились на возвышенности и в долины рек Тигра, Евфрата и др. В последнее тысячелетие климат стал более или менее устойчивым, но в VIII—XII вв. отмечалось потепление, в XIV—XIX вв. — похолодание, а в начале XX в. климат вновь потеплел.
Третьим соображением является то, что наука располагает более надежными данными о климате последних нескольких десятков тысяч лет, а для голоцена имеется даже ряд архивных и летописных источников. Палеоклиматические исследования в последние годы шли по пути использования косвенных данных для восстановления состояния поверхности суши, ее ландшафта, растительности, орографии, температуры поверхности океана. Эти показатели характеризуют такие параметры климатической системы, как альбедо поверхности, ее тепловые свойства, теплообмен атмосферы с подстилающей поверхностью суши и океана, уровень океана, положение ледников и др. С помощью математических моделей общей циркуляции атмосферы можно реконструировать режим климатической системы с учетом перечисленных и некоторых других внешних параметров климатической системы для различных месяцев.
Геологам, археологам, палеогеографам и другим специалистам удалось восстановить основные характеристики подстилающей поверхности ледникового периода (рис. 3). Рис. 4 иллюстрирует разность температур поверхности Мирового океана для августа в период последнего максимального оледенения, около 18 тыс. лет назад, и в современную эпоху. Как видно из рисунков, расхождения с современными условиями существенные. Уровень океана был примерно на 85 м ниже, чем теперь, температура океана в среднем на несколько градусов, а местами в Атлантике на 10° ниже, ряд континентов покрыт ледовым панцирем, альбедо поверхности также было иным. Камни, лед и песок занимали 40 млн. км2 (в настоящее время — 24 млн. км2), тундра и альпийские сообщества — 20 млн. км2 (в настоящее время — 8 млн. км2), пустыни и полупустыни — 12 млн. км2 (в настоящее время — 18 млн. км2). Общая площадь под лесами, кустарниками, саванной и другими сообществами была такой же, как сейчас.
На основании этих данных были выполнены серии численных экспериментов с тремя типами моделей общей циркуляции атмосферы, разработанными в США. В первой серии экспериментов моделировался характер средних климатических условий на земном шаре для летнего вегетационного и зимнего периодов ледниковой эпохи. В результате оказалось, что для летнего периода средняя температура у поверхности была меньше на 5,3 в северном и 4,5° С в южном полушариях, чем теперь, облачность соответственно меньше на 2,9 и 2,2%, количество осадков меньше на 8,3 и 3,9 мм, среднее давление в северном полушарии было меньше на 8,7 мб, а в южном на такую же величину больше. Была ослаблена средняя зональная циркуляция в южном полушарии. Более подробные характеристики климата содержатся в табл. 1.
Рис. 3. Основные характеристики подстилающей поверхности ледникового периода (по В. Гейтсу и др., 1976) Изотермы — в °С, высоты — в м, положение ледников заштриховано
Рис. 4. Разность температур поверхности Мирового океана ледниковой и современной эпох (по В. Гейтсу в др., 1976).
Изотермы — в °С
Таблица 1. Осредненные характеристики климата ледниковой эпохи по данным численных экспериментов
| Характеристика климата | Средние значения для июля ледникового периода | Разность средних значений поля для ледникового и современного периодов | ||
|---|---|---|---|---|
| северное полушарие | южное полушарие | северное полушарие | южное полушарие | |
| Температура поверхности, °С | 17,8 | 7,6 | -5,3 | -4,5 |
| Температура воздуха у поверхности, °С | 18,0 | 7,1 | -5,3 | -4,5 |
| Температура на уровне 800 мб, °С | 7,8 | -3,3 | -5,0 | -4,6 |
| Температура на уровне 400 мб, °С | -23,4 | -30,7 | -8,2 | -5,0 |
| Зональный ветер на уровне 800 мб, м/с | -0,9 | 3,6 | -0,3 | -0,9 |
| Зональный ветер на уровне 400 мб, м/с | 2,4 | 14,7 | -0,1 | -2,1 |
| Облачность, % | 22,5 | 44,2 | -2,9 | -2,2 |
| Относительная влажность на уровне 800 мб, % | 46,8 | 63,1 | -2,6 | 0,1 |
| Содержание влаги в атмосфере, мм | 14,2 | 12,9 | -8,3 | -3,9 |
| Испарение, мм/день | 4,0 | 3,5 | -0,5 | -0,9 |
| Осадки, мм/день | 4,5 | 3,1 | -1,2 | -0,1 |
| Давление у поверхности, мб | 972,9 | 995,1 | -8,7 | 8,7 |