米兰科维奇周期　

如今的地球虽已从冰期中走出，正处在间冰期，人类的活动可能延后下一次冰期，不要指望冰期的到来缓和全球变暖。

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2020-07-28 18:48:05　来源: 句理pro

　　距今一百万年前， 地球经历全球性大幅度气温变冷，在中高纬地区形成了大面积的冰川，32%的陆地被冰川雪原覆盖。

　　导致冰原和冰川急速扩张具体原因是什么？尽管在电影中可能会把它用一个简短的画面展现出来，但冰河时期事实上是由一系列复杂而又相互关联的因素驱动的。如今的地球虽已从冰期中走出，正处在十年（不知道为什么是十年？）间冰期，但下一个冰期或大冰期何时到来，对于地球上的生命来说攸关生死。

冰期与间冰期交替出现，周期十万年

　　冰河时期是地球表面存在大量冰川的地质时期，在大陆学术界，也称冰河时期为“大冰期”，而在大冰期中，又存在多个冰期和间冰期。

　　在很长一段时间里，地球都在低温的冰期和温暖的间冰期之间呈现周期性波动。

　　目前，地球正处于间冰期——一个介于两个冰期之间的短暂温暖时期。地球在过去大约260万年的时间里，一直在漫长的冰期和较短的间冰期之间交替。在过去的大约100万年里，这种现象大约每10万年发生一次——大约90000年的冰期，接着是大约10000年的间冰期。

　　在大约12000年前结束的上一个冰期，巨大的冰块覆盖了现在居住着数百万人的大片土地。那时的地球，加拿大和美国北部完全被冰覆盖，整个北欧和北亚也是如此。在欧洲，英国通过一个叫道根兰的冰川与欧洲大陆相连。地球的平均温度比今天低6摄氏度。

　　不同的学科有时会使用一些不同的术语。在冰川学中，冰河时期意味着南北半球都存在大面积的冰原。在大多数情况下，冰河时期指的是被称为更新世的地质时期，从大约2588000年持续到11700年前。更新世跨越了世界上最近的一段反复冰川时期——这些冰川有时也被称为第四纪冰期，这次大冰期，可分四次亚冰期、三次间冰期和一个冰后期。

米兰科维奇周期：三个周期开启冰河时期

　　冰河时期的开启与多种因素有关，但是如果我们想真正理解这一现象，必须从地球轨道变化出发解开其中的奥秘。

　　冰河时期的发生与米兰科维奇周期密切有关，米兰科维奇周期指的是长时间以来地球轨道变化对气候的集体影响。

　　地球轨道变化

　　我们知道，地球无时无刻不在自转和公转，地球轨道的任何微小变化都会改变太阳光照射地球的角度。虽然这看起来是一件小事，但实际上却有着巨大的影响。

　　即使地球微小的倾斜变化也能使地球大气温度改变几度。当倾斜度较低时，南北极冰盖会增大，雪会不断堆积。当倾斜度很大时，冰盖的融化速度便会增加。大约10000年前，倾角达到了最大值24.2度，目前地球的倾角大约为23.5度，大冰原被限制在极地地区。

　　地球轨道与冰期的关系

　　不仅仅是倾斜角度，地球轨道的其他因素也能发挥作用。三个主要轨道参数是：

　　1. 偏心率(地球围绕太阳的轨道有多圆)：以大约100000年一个周期发生变化。

　　2. 黄赤交角(地球赤道平面相对于其轨道的倾斜程度)：以大约40000年一个周期发生变化。

　　3. 岁差(同一季节太阳和地球之间距离的变化)：以大约20000年一个周期发生变化，在赤道附近尤为重要。

　　三个不同周期会导致一些难以预测的相互作用，我们所知道的冰河时期通常可以追溯到这些因素。100000年的周期是最重要的一个周期，同时也与40000年和20000年的周期之间的相互作用相吻合——基本上所有的因素都在“合作”发挥作用。

　　然而，事情并不是那么简单明了。实际上，一个冰河时期需要几千年甚至上亿年才能开始。

　　当北半球的夏季温度多年未能升至冰点以上时，便是冰河时期开始的一个重要标志。这引发了雪球效应：冬天的降雪不会融化、堆积、压缩，随着时间的推移，结冰形成冰原。这进一步加强了冷却，因为雪和冰有更高的反照率，这意味着它们反射更多的太阳能，吸收的热量更少。

　　几千年后，这些冰原开始堆积。它们从加拿大或俄罗斯等北方地区开始，然后扩展到整个北半球。这一现象的出现又一次与米兰科维奇周期有关——但是这些地球倾斜和轨道的变化结合在一起，又被其他有利于冰河时期出现的地质因素所补充。

　　当所有这些因素协调一致，北半球在夏天获得较少的太阳辐射时，就拥有了冰河时期所需的所有条件。

　　冰期的特点是地球大部分地区气候凉爽干燥，大块陆地和海冰从两极向外延伸。由于较低的雪线，未受冰川影响的山区冰川会延伸到较低的海拔。

　　我们已经很好地勾勒出了大致的画面，但是仍然缺少一些细节。例如，受板块构造影响的大陆位置也能影响冰河时期，因为它们控制着海洋和大气的循环，而这又反过来影响洋流如何将热量带到高纬度地区。

　　大气成分是另一个重要参数。德国波茨坦气候影响研究所(PIK)的科学家们已经表明，过去冰河期的开始主要是由二氧化碳的减少引起的，而大气中二氧化碳的急剧增加，由于人为排放，可能在长达10万年的时间里抑制了下一个冰河期的开始。

　　南极冰芯气泡二氧化碳含量

　　PIK的前主任汉斯·约阿希姆·施伦胡伯说：“冰河时期塑造了全球环境，从而决定了人类文明的发展，这在地球上是前所未有的。”“例如，我们的沃土要归功于上一个冰河时期，它也塑造了今天的地貌，留下了冰川和河流，形成了峡湾、冰碛和湖泊。然而，今天，决定地球未来发展的是燃烧化石燃料所产生的排放物。”

　　然而，尽管有些方面可能更难评估，但总体过程还是很好理解的。

冰河期对地球有什么影响？

　　今天，地球不到10%的大陆被冰覆盖，但这个数字在过去高达30%。

　　冰河时期导致了地球表面的巨大变化。冰川不是静止的——它们在势不可挡的推动下，拾起岩石和土壤，侵蚀山丘，以其巨大的重量刮削地壳，从而重塑了地貌。

　　随着这些冰崖附近地区的温度下降，寒冷天气下的植物被推向了南纬。这些过程往往会创造出壮观的景色，在加拿大、斯堪的纳维亚和阿尔卑斯山的许多地方都能看到。

　　与此同时，海平面的急剧下降使得河流能够划出更深的山谷，形成巨大的内陆湖泊，以前被淹没的陆地桥梁出现在大陆之间。在温暖时期退缩，冰川留下分散的沉积物脊，用融化的水填满盆地，形成新的湖泊。

　　在上一个冰河时期，从大约11万年前到1万年前，较低的海平面允许人类在整个世界迁徙。虽然亚洲和澳大利亚之间仍有一些水，但只需几次短途独木舟旅行，就能把第一批人类带到澳大利亚。

　　人类进化也与波动的冰原相互关联。地球生态系统也试图适应这些气候变化。有些生物能够生存和适应，有些则不能。极端的冰川时期给物种带来了极大的生存压力，它们进化出适应寒冷或温暖时期的方法。

五次冰河时期，塑造地球的过去与未来

　　科学家们使用各种各样的方法对冰层、地层结构进行深挖、研究。最近一次冰河期的证据来自过去海平面的变化，这可以通过观察珊瑚礁或现代景观，以及保存在冰川中数百万年前的样本来观察。

　　冰芯记录提供了过去80万年间温度和温室气体变化的宝贵信息。如果我们想追溯到更久远的过去，可以从海洋沉积物中寻找，那里储存着过去几千万年的冰河时期的重要证据。

　　对于发生在几千万到几亿年前的深冰河期，科学家们利用地质记录，通过分析不同年代的岩石来揭示海平面和气候的故事。

　　地球历史上至少发生了五次主要的冰河时期，包括卡鲁冰期、安第萨哈拉冰期、瓦兰吉尔冰期、休伦冰期和第四纪冰期。

　　休伦冰期可以追溯到24亿到21亿年前的前新生代，持续了大约8.5亿到6.3亿年，可能是地球历史上最严重的一次。安第萨哈拉冰期发生在晚奥陶世和志留纪(约4.6亿至4.2亿年前)。

　　卡鲁冰期归因于泥盆纪开始时陆地植物的进化，发生于3.6亿到2.6亿年前。当前的冰河时期，被称为第四纪冰期，开始于大约258万年前的上新世晚期，当时北半球的冰盖开始扩张。从那以后，世界经历了几次冰期和间冰期。

　　在过去的一百万年里，地球发生了十几次大的冰川作用，其中最大的一次在65万年前达到顶峰，持续了5万年。

　　地球目前处于间冰期，最后一次冰期大约在一万年前结束。曾经遍布全球的大陆冰盖现在仅限于格陵兰岛和南极，以及较小的高原冰川。冰河时期的开始是一个地质过程——它需要很长时间，而且过程漫长。不要指望冰期的到来缓解全球变暖。