冰河時期

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冰河時期(Ice Age)是指地球上经历长期低温、极地冰盖覆蓋大陸的一个時期。冰河时期,在中国大陆的学术界称之为“大冰期”。相邻的冰河时期之间的地球气候比较温暖的时间段,称之为“大间冰期”。在冰川学里,冰河时期也指南北极出现大范围冰层的时期。冰河时期内部又分为若干次冰期(glacial period)与间冰期,持续数十万年。根据冰川学,目前地球气候仍处于末次冰河时期(称为第四纪冰河时期)的一次间冰期当中,目前没有证据表明地球正在走出末次冰河时期。

冰河时期理论的起源[编辑]

1742年,工程师和地理学家Pierre Martel 到阿尔卑斯山观察。当地居民认为漂石的产生是因为冰川曾经扩张得很远。相似的解释也在不同的地方被提出。Wahlenberg 在1818年提出了斯堪的纳维亚半岛冰川化的理论。他认为冰川化是局部现象。几年后,Esmark 则提出全球性的多次冰河期,并认为气候转变是产生这些冰川的原因,且与地球轨道的改变有关。

历次冰河时期[编辑]

地球形成以來冰河時期至少出現過5次。冰河時期期間,溫度下降,改變了地球表面的植物相生物的生存環境,許多生物因此面臨滅亡或被迫遷移,只有能夠適應環境的物種,才能倖存下來。

休伦冰河时期[编辑]

休伦冰河时期(Huronian glaciation),出现于24亿年前到21亿年前。由于主要冰盖遗迹证据在休伦湖北岸被发现而命名。这可能是地球上最严重最漫长的寒冷期。其成因可能是大氧化事件,大气层中急剧增加的氧气破坏了原始大气中的主要温室气体甲烷所致。

成冰纪冰河时期[编辑]

成冰纪冰河时期(Cryogenian),出现于新元古代成冰纪,从8.5亿年前到6.3亿年前。这是十亿年来地球最严重的寒冷期,极地冰盖扩展到赤道;甚至形成了雪球地球,海洋也完全冻结。火山喷发的二氧化碳因地球生物不能光合作用而逐步累积,最终形成的温室效应使得地球走出冰封。随后是埃迪卡拉生物群标志着多细胞生物的出现,以及寒武纪生命大爆发,各种生物的基本都出现了。

显生宙以来氧同位素显示的历次冰河时期,其中亮蓝色柱状表示侏罗纪-白垩纪可能由于当时大陆的分布而未发生的一次冰河时期

安第斯-撒哈拉冰河时期[编辑]

安第斯-撒哈拉冰河时期(Andean-Saharan),时间跨度较小,出现于古生代晚奥陶纪志留纪,从4.6亿年前到4.3亿年前。

卡鲁冰河时期[编辑]

卡鲁冰河时期(Karoo Ice Age),出现于古生代末期的石炭纪二叠纪,从3.6亿年前到2.6亿年前。因南非卡鲁地区发现的冰盖证据而命名。可能的原因是在此前的泥盆纪陆生植物大量繁育,导致地球大气中氧含量的增加、二氧化碳的大幅减少所致。

第四纪冰河时期[编辑]

第四纪冰河时期(Quaternary glaciation),或称作更新世冰河时期(Pleistocene glaciation),当前冰河时期(current ice age),或直接叫做冰河时期(the ice age),开始于258万年前的上新世晚期,延续到迄今。此次冰河时期,地球处于冰期间冰期交替出现的旋回。目前,地球上的大陆冰盖仅存在于南极洲、格陵兰、巴芬岛等处。

65萬年來南極洲的冰蕊所記錄的大氣二氧化碳濃度而劃分的冰期/間冰期週期
6500万年来氧同位素记录的气候变化,可见3400万年前南极冰盖开始形成,2500万年前南极冰盖大部溶化,1300万年前南极冰盖重新形成。现在的平均温度比始新世气候最适宜(Eocene Climatic Optimum)时期要低10度以上

距離現代較近的第四纪冰河时期的間冰期約為4萬年,以後縮短為1萬年。上一次冰期是約1萬年前.[1]

名稱 間冰期/冰期 年代 (年) MIS
間冰期 1萬2千年前至今 MIS1 全新世
沃姆冰期
Würm
冰河期 11萬年前 至1萬2千年前 MIS2-4
& 5a-d
更新世
里斯-沃姆間冰期
Riss-Würm
間冰期 13萬年前 至11萬年前 MIS5e
里斯冰期
Riss
冰河期 20萬年前 至13萬年前 MIS6
民德-里斯間冰期
Mindel-Riss
間冰期(s) 30/38萬年前 至20萬年前 MIS7
民德冰期
Mindel
冰河期(s) 45萬5千年前 至30/38萬年前  
古薩-民德間冰期
Günz-Mindel
間冰期(s) 62萬年前 至45萬5千年前  
古薩冰期
Günz
冰河期 68萬年前 至62萬年前  
Waalian 間冰期 54萬年前 至47萬年前  
多瑙第二冰期
Donau II
冰河期 55萬年前 至54萬年前  
Tiglian 間冰期 58萬5千年前 至55萬年前  
多瑙第一冰期
Donau I
冰河期 60萬年前 至58萬5千年前  
Pastonian interglacial 間冰期 80萬年前 至60萬年前 MIS63
Pre-Pastonian glaciation 冰河期 130萬年前 至80萬年前  
Bramertonian Interglacial 間冰期 155萬年前 至130萬年前  

冰河期的成因[编辑]

因為冰河期有大型的冰期和較小的間冰期,還有兩者夾雜在一起的周期,因此冰河期的成因仍然有許多的爭議。但幾個重要的因素已經有所共識:

這些因素有些會互相影響,例如,地球大氣組成的變化(特別是溫室氣體的濃度)可能會影響到氣候變化,而氣候變化也會改變大氣組成(例如風化作用會改變二氧化碳的濃度)

大陆板块的运动从时间尺度上与历次冰河时代匹配得较好。比较明确的几种可以减少或阻碍赤道海域暖水流向极区的大陆板块的分布:

印度-澳洲板块从7000万年前开始与亚欧板块碰撞挤压,在消灭了特提斯海后,板块碰撞在4000万年前导致了青藏高原地区的上升。大约240万平方公里土地上升到雪线以上,冰雪地貌对太阳辐射的反射率比裸露地表要高70%。而且青藏高原处于中低纬度,单位面积反射的日照强度是高纬度极区冰盖的4-5倍。而且青藏隆起导致大气环流改变,中国副热带高压区的降水增多,降低了大气中二氧化碳含量。北美洲的科罗拉多高原的隆起具有类似效果。因而从1990年代起,很多研究指出第四纪变冷(Cenozoic Cooling)与这种上升构造运动有直接关系。[2]

巴拿马地峡约在300万年前形成,这是人类从猿进化600万年以来地球上最重要的地质事件。巴拿马地峡的形成切断了大西洋与太平洋的热带海水交换,可能启动了第四纪冰河时期

太陽輸出能量的變動[编辑]

太陽能量輸出的變化至少有兩種類型:

  • 很長時間的:天文物理學家認為太陽輸出的能量每10億年會增加10%。每10億年增加10%的能量輸出,足以造成地球上溫室效應的失控 - 溫度的上升會使水蒸氣的量增加,而水蒸氣是溫室氣體(比二氧化碳更強的溫室氣體),這會造成一種惡性循環[來源請求]
  • 短期變化:有些可能會造成能量的捕獲。由於太陽很巨大,計有的不平衡和負回饋的過程和影響需要很長的時間,所以這些過程會回饋過度又造成不平衡...等等。("長時間"在這兒指的是數千年至百萬年的時間[來源請求]。)太阳黑子的周期,如蒙德极小期(Maunder minimum),与16世纪持续到19世纪的小冰期符合得很好。

太陽能量的長期增長不是造成冰河期的原因。

最著名的短期變化是太陽黑子周期,特別是蒙德極小期,它與小冰期最冷的部分時間相關聯。如同米蘭科維奇循環一樣,以太陽黑子的效應來解釋冰河期的開始和結束會太微弱和太頻繁了,但是很有可能有助於解釋其中的一些溫度變化。但是很有可能有助於解釋其中的一些溫度變化

參考[编辑]

參見[编辑]

外部連結[编辑]