Существует ли антропогенное или природное явление, которое может вызвать резкое изменение климата в течение нескольких часов/дней?

Простой ответ заключается в том, что если вы хотите постоянных изменений, то вряд ли они произойдут за одну ночь. В окружающей среде много инерции, и требуется время, чтобы такие вещи, как течения и тому подобное, заработали.

Однако есть три кандидата, которые могут дать то, что вы хотите, и все они действуют примерно одинаково:

• Супервулкан
• Удар метеорита
• Ядерная война

Все три из них будут действовать, отправляя огромное количество мусора, пыли и пепла в верхние слои атмосферы.

Затем эта пыль блокирует и отражает солнечный свет. Это убивает всю растительную жизнь, а также быстро снижает температуру планеты, поскольку солнечный свет отражается, а не нагревает планету.

Обычно это длится не менее нескольких лет, прежде чем он очистится, и затем экосистемам потребуется много времени для восстановления, но в долгосрочной перспективе последствия носят временный характер.

В гипотетическом наихудшем сценарии удар массивного метеора о одну сторону планеты может вызвать ударные волны. Затем это вызывает массивные извержения как в точке удара, так и на противоположной стороне планеты от удара (поскольку ударные волны снова фокусируются там). Если бы эти извержения были серьезными и длительными, они могли бы растянуть похолодание на десятилетия или даже столетия.

Например, Деканские ловушки и удар Чиксулуб :

Выброс вулканических газов, особенно двуокиси серы, при образовании ловушек способствовал современному изменению климата. Данные указывают на среднее падение температуры на 2 ° C в этот период.

Из-за его величины ученые ранее предполагали, что газы, выделившиеся во время образования Деканских ловушек, сыграли роль в мело-палеогеновом вымирании (также известном как вымирание K-Pg), которое включало вымирание нептичьих динозавров. . Внезапное охлаждение из-за сернистых вулканических газов, высвобождаемых при образовании ловушек, и локальные концентрации газа могли внести значительный вклад в массовые вымирания. Тем не менее, в настоящее время в научном сообществе существует консенсус в отношении того, что вымирание было вызвано ударным событием Чиксулуб в Центральной Америке (которое должно было образовать пылевое облако, блокирующее солнечный свет, которое убило большую часть жизни растений и снизило глобальную температуру, называемое импактной зимой). ).

Столкновение могло вызвать одно из крупнейших мегацунами в истории Земли. Облако перегретой пыли, пепла и пара должно было распространиться из кратера, когда импактор погрузился под землю менее чем за секунду. Вынутый материал вместе с частями ударного элемента, выброшенного из атмосферы в результате взрыва, должен был нагреться до раскаления при входе в атмосферу, взорвав поверхность Земли и, возможно, вызвав лесные пожары; тем временем колоссальные ударные волны вызвали бы глобальные землетрясения и извержения вулканов. Выброс пыли и частиц мог покрыть всю поверхность Земли на несколько лет, возможно, на десятилетие, создав суровые условия для живых существ. Ударное образование углекислого газа, вызванное разрушением карбонатных пород, привело бы к внезапному парниковому эффекту. В течение более длительного периода солнечный свет не мог достичь поверхности земли из-за частиц пыли в атмосфере, что резко охлаждало поверхность. Фотосинтез растений также был бы прерван, что повлияло бы на всю пищевую цепь.

Что-то, что может вызвать изменение климата, — это внезапное изменение схемы орбиты вокруг звезды. Например, если рядом с планетой проходит газовый гигант или другое массивное тело, оно может нарушить орбиту и отправить ее либо на более близкую орбиту, либо на более дальнюю, либо на более (или менее) эллиптическую орбиту, либо даже на звезду или за ее пределы. система целиком. это не так внезапно, как другие события, но в зависимости от скорости и величины изменений они могут быть совершенно разными.

Это также то, что не оказывает немедленного разрушительного воздействия на население. Ядерная война, супервулкан или метеоритный удар, достаточно сильный, чтобы иметь эти эффекты, также немедленно уничтожат обширные области вашего мира. Массивное тело, достаточно близкое, чтобы вызвать гравитационное притяжение, вызовет землетрясения и наводнения, а также, возможно, некоторую радиацию, но это не так разрушительно, как события, предложенные Тимом Б.

Общая проблема

Обратите внимание, что если вы не установите массивный радиатор, для охлаждения земли или ее части потребуется определенное время из-за следующего:

У нас такой климат, потому что примерно в равновесии находятся следующие процессы:

• Отвод тепла в космос.
• Поглощение солнечного тепла.
• Поглощение геотермального тепла из земного ядра ( этот эффект незначителен ).
• Если вы смотрите только на определенную область: поглощение или рассеивание в соседних областях.

Чтобы охладить весь климат, вы должны изменить этот баланс таким образом, чтобы больше тепла уходило, чем поступало.

Большой проблемой сейчас является то, что очень трудно увеличить количество выделяемого тепла . Поначалу это может показаться очень удивительным, потому что нагреть вещи сравнительно легко — вам просто нужно преобразовать некоторую нетепловую энергию в тепловую. Однако, чтобы что-то охладить, вы не можете просто преобразовать тепло обратно в некоторую нетепловую энергию, но вы должны передать это тепло куда-то (которое затем нагревается)¹. Поэтому вам нужно либо что-то очень холодное, либо тепловой насос (который потребляет энергию — вот почему холодильник в сумме нагревает комнату, а вы не можете охладить комнату, оставив дверцу холодильника открытой). И то, и другое, возможно, неприменимо к вашему сценарию, поэтому вам придется полагаться на существующие крупномасштабные утечки тепла, и единственное, что вы можете сделать, это ослабить источники тепла и ждать.

Если вышеизложенное является абстрактным, может помочь следующая аналогия: тепло ведет себя как вода в озере (высокий уровень воды соответствует высокой температуре). Есть несколько рек, питающих это озеро (тепло от солнца, геотермальное тепло) и несколько рек, дренирующих его (рассеивание тепла в космос). Прямо сейчас количество воды, входящей и выходящей, примерно сбалансировано, и поэтому уровень воды в нашем озере резко не меняется. То, что вы хотите, соответствует осушению озера. Однако, поскольку вы не можете построить новый канал для отвода воды (ввести радиатор), вам придется ждать, пока озеро стечет через существующие выходящие реки.

Еще раз с цифрами

Вот первые два эффекта в цифрах и для иллюстрации:

^{(из Викисклада )}

Чтобы взять наибольшее число, мы имеем 343 Вт/м² входящего тепла и 343 Вт/м² исходящего тепла. Эти почти равные числа являются вышеупомянутым равновесием, которое удерживает температуру земли от резкого изменения.

Чтобы сделать грубый и щадящий расчет, давайте пренебрежем передачей тепла между областями и предположим, что вам удается полностью отключить поступающие 343 Вт/м² при сохранении исходящих 343 Вт/м², т. е. вы фактически удаляете солнце. Далее предположим, что все, что вы хотите сделать, это заморозить всю воду (т. е. вы переходите от 0°C воды к 0°C льда) и что ваша область покрыта водяным столбом в среднем 1 м. Таким образом, на каждый квадратный метр имеем:

• 1 м × 1 м² = 1 м³ воды, что соответствует 1000 кг.
• Теплота плавления воды 334 Дж/г. Итак, нам нужно вывести 1000 кг · 334 Дж/г ≈ 3·10⁸ Дж тепла.
• Исходя из наших предположений, мы получаем 343 Вт = 343 Дж/с.
• Таким образом, нам требуется 3·10⁸ Дж/343 Вт ≈ 10⁶ с ≈ 11 сут.

Таким образом, даже в этих экстремальных условиях требуется одиннадцать дней, чтобы полностью заморозить некоторое количество воды. Хотя на это ушло много предположений, это должно, по крайней мере, дать вам представление о том, сколько времени это занимает. Для сравнения рассмотрим также задержку сезонов по отношению к солнечному свету: минимум солнечной радиации фактически приходится на то, что обычно считается началом зимы , а не серединой.

¹ Это следствие второго начала термодинамики. Хотя есть исключения из этого, они неприменимы на геологическом уровне.

КАК Wrzlprmft указывает ... у вас не будет быстрого замораживания или разогрева земного шара из-за того, что «земля теряет или получает энергию», все это легко, за парой исключений. Я не буду повторять список Тима Б... за исключением, может быть, добавления масштабного космического события, такого как волна сверхновой, приближающейся к нам, или даже что-то за пределами нашего Солнца (можно повеселиться там, поскольку это не только повлияет на климат, это поджарить всю нашу контрольную электронику и сделать нас почти слепыми)... но я дам вам возможность перераспределения.

Земля является невероятно эффективным перераспределителем энергии... за очень короткий промежуток времени энергия циркулирует из экваториальных регионов и охлаждается в полярных регионах. Я опишу 2 основных момента, хотя это намного больше:

1. Североатлантический. Теплая вода из Карибского моря пробивается на север по поверхности океана и поднимается в сторону Европы. Воздушные потоки нагреваются от этого и дуют в сторону Великобритании и Европы, обеспечивая их относительно теплыми пассатами, которые сохраняют относительно теплые и дождливые северные регионы даже в зимние месяцы.

2. Тихий океан. Ананасовый экспресс - это погодный режим (а не просто ссылка на горшок), когда теплый воздух с Гавайев и тропических частей Тихого океана направляется к тихоокеанскому побережью и обеспечивает струйный поток относительно теплого и влажного воздуха, который поддерживает такие районы, как Сиэтл и Ванкувер очень влажный, особенно в зимние месяцы.

Верно и обратное... хотя я подозреваю, что вы немного знаете об этом (wunderground - отличное место, реальный климат тоже), где более холодные воды спускаются и возвращаются в тропические регионы.

Эта система представляет собой огромное количество энергии в работе... поэтому я не совсем уверен, что потребуется, чтобы фактически остановить эту систему, но в случае, если это произойдет, я могу предположить несколько вещей.

но сначала:

Штормовая ситуация в «послезавтра» имеет немало недостатков, и эффект охлаждения не будет таким быстрым. Они объясняют это тем, что чрезвычайно холодный воздух из верхних слоев атмосферы невероятно быстро засасывается этим массивным штормом... к сожалению, этот воздух также является полной противоположностью плотности и очень быстро нагревается при опускании. Горные хребты также обладают отмеченной способностью разрывать воздушный поток в более крупных системах, подобных этой, и препятствовать образованию штормовых систем в их непосредственной близости.

второй:

воздушные потоки движутся довольно быстро, однако это не происходит за ночь. Частицы в лесных пожарах на Аляске занимают около 4 дней, чтобы перелететь через Канаду и в конечном итоге попасть в канадскую выхлопную трубу (приморье). Даже в самом крайнем случае я не могу представить, чтобы это изменение заняло меньше пары недель, даже пары месяцев.

С этим в мыслях:

В течение недели после отключения системы температура воды в северных районах океана значительно упадет, а районы вокруг экватора быстро прогреются. Великобритания, вероятно, испытает эффект первым, поскольку ветер изменится с карибского согретого пассата на арктический ветер, дующий с холодного океана. Это произойдет относительно быстро (в течение недели), и снег начнет постоянно сковывать территорию Великобритании. Аналогичное событие должно было произойти и на западном побережье Северной Америки.

Другое дело тропики, так как они начали бы массово нагреваться. Есть 2 основных фактора в развитии ураганов: температура поверхности океана и сдвиг ветра. Более высокие температуры океана дают ураганам больше энергии, что приводит к более сильным ветрам и более сильным штормовым нагонам. Я бы предположил, что ураганы будут чрезвычайно мощными, чем те, которые мы испытывали в прошлом. Тем не менее, я также ожидал меньшего от них. Ураганы — это гигантские звери, простирающиеся от поверхности земли до высоты более 60 тысяч футов в воздухе. Это создает сценарий, при котором скорость ветра в верхних слоях атмосферы может значительно отличаться от скорости ветра на поверхности... когда это происходит, верхушка урагана, который создает силу шторма, отрывается от нижней части атмосферы. шторм, который имеет вращение.

Конечным результатом (2 месяца?) будет большая ледяная шапка над северным и южным полюсами и чрезвычайно теплые тропические регионы, температура которых будет достигать значений, которые люди считают пригодными для жизни. Область между жарким и холодным будет представлять собой массивный струйный поток ветра, который, вероятно, будет создавать устойчивые скорости ветра, намного превышающие ту, которую мы видели на Земле до сих пор (я бы даже подумал, что «кольцевые облака» Юпитера или Сатурна может даже образоваться).

Единственное, что я мог бы принять за «внезапное изменение», — это нашу неспособность признать, что это происходит на самом деле (или несогласие с тем, что это происходит), и мы не осознаем этого до тех пор, пока не обрушится мощный ураган или зимний шторм. Поначалу изменение, скорее всего, будет незначительным, и его будет не так просто обнаружить до внезапного начала одного из этих штормов (арктического шторма, обрушившегося на Великобританию с севера, или урагана необычных масштабов, обрушившегося на Карибский бассейн/США или на Филиппины и Китай.

Добавление в:

Не пренебрегайте экстремальным солнечным событием из списка возможных здесь. Космическая погода оказывает огромное влияние на Землю, и недавние исследования связывают наши погодные и штормовые системы напрямую с погодой Солнца и магнитными ударами, которые оно посылает нам. Экстремальное солнечное явление, приближающееся к нам, может также вызвать серию погодных катаклизмов и вывести из строя наши электронные способы наблюдения за ним.

Событие крайне маловероятное, но возможное: две планеты-изгои сталкиваются в положении L1, объединенная масса оказывается на орбите в положении L1. Хотя он не будет полностью загораживать солнце, это приведет к квазипостоянному (это не совсем стабильное) частичное затмение.

Для рукотворного варианта супервулкана @TimB персонажи вашей истории могут построить большое космическое зеркало (для унобтаниевой печи? для рекламного трюка?) в точке Лагранжа и случайно направить его на Землю.
Старый добрый xkcd описывает крайний случай (который, как это часто бывает, разрушает землю). Но если вы уменьшите его масштаб (может быть, параболическое зеркало размером с Луну или планету? У меня нет математики, чтобы это вычислить), вы быстро нагреете небольшой участок земли с экстремальными эффектами.
Честно говоря, я не знаю, приведет ли это к суперхолодному или супергорячему сценарию, но это определенно испортит вам день.