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大冰期

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[[File:AntarcticaDomeCSnow.jpg|thumb|300px|一望无际的南极冰盖]]
'''大冰期'''({{lang-en|Ice Age}}),又称“'''冰川期'''”或“'''冰河期'''”,是指[[地球]]大气和地表长期低温导致极地和山地[[冰盖]]大幅扩展甚至覆盖整个[[大陆]]的时期。相邻的大冰期之间的气候比较温暖的时期,称为“大间冰期”。大冰期内部又分为若干次[[冰期]]({{lang|en|glacial period}}、{{lang|en|glacials}}或{{lang|en|glaciations}})与[[间冰期]]({{lang|en|interglacials}})。

从[[冰川学]]的角度,南北半球出现大范围[[冰盖]]的时期即可视作大冰期。<ref>{{cite book |author=Imbrie, J.; Imbrie, K.P |title=Ice ages: solving the mystery |url=https://books.google.com/books?id=aboTAQAAIAAJ |year=1979 |publisher=Enslow Publishers |isbn=978-0-89490-015-0 |location=Short Hills NJ}}</ref>鉴于[[格陵兰]]和南北极大范围冰盖的存在,当今的地球仍处在始于260万年前[[更新世]]的[[第四纪大冰期]]的一次间冰期中,且尚无迹象表明地球正在走出这次大冰期,大冰期的温度也暂时推测不到。<ref>{{cite book |author=Gribbin, J.R. |title=Future Weather: Carbon Dioxide, Climate and the Greenhouse Effect |publisher=Penguin |year=1982 |isbn=0140224599}}</ref>

== 冰期理论的起源 ==
1742年,[[日内瓦]]工程师和地理学家[[皮埃尔·马泰尔]](Pierre Martel)在[[阿尔卑斯山]]地区的[[夏慕尼]]游览。<ref>{{cite journal |author=Rémis, F.; Testus, L. |title=Mais comment s'écoule donc un glacier ? Aperçu historique |journal=C. R. Geoscience |language=fr |volume=338 |issue= 5|pages=368–385 |year=2006 |doi=10.1016/j.crte.2006.02.004 |url=http://remy.omp.free.fr/FTP/histoire_de_la_glaciologie/ecoulement_glacier.pdf |format=PDF|bibcode = 2006CRGeo.338..368R |last2=Testut}} Note: p. 374</ref><ref>{{harvnb|Montgomery|2010}}</ref>马泰尔在行记中记载,当地居民认为[[漂砾]]的产生是因为冰川曾经扩张得很远。<ref>{{cite book |author=Martel, Pierre |chapter=Appendix: Martel, P. (1744) An account of the glacieres or ice alps in Savoy, in two letters, one from an English gentleman to his friend at Geneva ; the other from Pierre Martel , engineer, to the said English gentleman |editor=Mathews, C.E. |title=The annals of Mont Blanc |url=https://books.google.com/books?id=oestAAAAYAAJ&pg=PA327 |year=1898 |publisher=Unwin |location=London |page=327}} See {{harv|Montgomery|2010}} for a full bibliography</ref><ref>{{cite book |last=Krüger |first=Tobias |title=Discovering the Ice Ages. International Reception and Consequences for a Historical Understanding of Climate (German edition: Basel 2008) |location=Leiden |year=2013 |isbn=978-90-04-24169-5 |page=47 |ref=harv}}</ref>在阿尔卑斯的其他地区也有类似说法。

当时欧洲其他国家的学者也在思考漂砾的成因。瑞典矿业专家Daniel Tilas于1742年最早提出[[斯堪的纳维亚]]和[[波罗的海]]一带出现的漂砾是海冰作用的结果。1795年,苏格兰哲学家、博物学家[[詹姆斯·赫顿]](James Hutton)认为阿尔卑斯山漂砾的形成是冰川的作用。1818年,瑞典植物学家[[瓦伦贝格]](Göran Wahlenberg)提出了斯堪的纳维亚半岛冰川化的理论,并认为冰川化只是局部现象。几年后,丹麦地质学家埃斯马尔克(Jens Esmark)则提出全球性的多次冰期理论,其形成是地球气候变化的结果,且与地球轨道的改变有关。

== 大冰期的成因 ==
因为大冰期包括冰期和较小的间冰期,还有两者夹杂在一起的周期,因此大冰期的成因仍然有许多的争议。但几个重要的因素已经有所共识:
*[[地球大气层|大气层的组成]]:[[二氧化碳]]、[[甲烷]]等的浓度。
*地球轨道的变化:也就是所谓的[[米兰科维奇循环]],也可能和[[银河#太阳在银河系中的位置|太阳在银河系中的位置]]有关系。
*[[大陆飘移|板块运动]]:[[板块构造|板块]]运动造成地球表面海洋和陆地位置的变动,这会影响[[风]]、[[洋流]]、[[大气环流|气流]],造成地球能量收支上的改变。
*太阳输出能量的变动:如[[太阳活动]]周期性的变动。
*地月系统的轨道动力学。
*大陨石的撞击:造成大气层中的尘埃增加,也可能引发火山大规模的爆发。
*火山爆发,特别是[[超级火山]]的喷发。

这些因素有些会互相影响,例如,地球大气组成的变化(特别是温室气体的浓度)可能会影响到气候变化,而气候变化也会改变大气组成(例如[[风化 (地质学)|风化]]作用会改变二氧化碳的浓度)

===大气成分变化===
大气中[[温室气体]]的比例变化对地球气候的影响最大。如“[[雪球地球]]”理论认为,元古宙末期严重的大冰期由于大气中二氧化碳的积聚而结束。

===板块运动===
大陆板块的运动从时间尺度上与历次大冰期匹配得较好。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:
* 某个大陆板块位于极区,如现在的[[南极洲]];
* 极区海域几乎被大陆所包围,如现在的[[北冰洋]];
* 超大陆几乎占据了整个赤道地区,如[[罗迪尼亚大陆]]在[[成冰纪冰河时期]]就位于赤道地区。

[[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。<ref>[http://www.geo.umass.edu/faculty/deconto/hayetal.pdf William W. Hay, Emanuel Soeding, Robert M. DeConto and Christopher N. Wold: The Late Cenozoic uplift – climate change paradox, Int J Earth Sci (Geol Rundsch) (2002) 91:746–774]</ref>

[[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,可能启动了第四纪大冰期。

=== 太阳输出能量的变动 ===
太阳能量输出的变化至少有两种类型:
* 很长时间的:天文物理学家认为太阳输出的能量每10亿年会增加10%。每10亿年增加10%的能量输出,足以造成地球上[[温室效应]]的失控- 温度的上升会使水蒸气的量增加,而水蒸气是温室气体(比二氧化碳更强的温室气体),这会造成一种恶性循环{{Fact|date=June 2008}}。
* 短期变化:有些可能会造成能量的[[捕获]]。由于[[太阳]]很巨大,计有的不平衡和[[负回馈]]的过程和影响需要很长的时间,所以这些过程会回馈过度又造成不平衡...等等。("长时间"在这儿指的是数千年至百万年的时间{{Fact|date=June 2008}}。)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。

太阳能量的长期增长不是造成冰河期的原因。

最著名的短期变化是[[太阳黑子|太阳黑子周期]],特别是[[蒙德极小期]],它与[[小冰期]]最冷的部分时间相关联。如同[[米兰科维奇循环]]一样,以太阳黑子的效应来解释冰河期的开始和结束会太微弱和太频繁了,但是很有可能有助于解释其中的一些温度变化。

== 历次大冰期 ==
[[File:Phanerozoic Climate Change.png|350px|thumb|显生宙以来氧同位素显示的历次大时期,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大冰期]]
地球形成以来大冰期至少出现过5次。<ref>张立英,地球历史上的五次大冰期,《地球》,1991年6期</ref>大冰期中,温度下降,改变了地球表面的[[植物相]]和[[生物]]的生存环境,许多生物因此面临灭亡或被迫迁移,只有能够适应环境的物种,才能倖存下来。

=== 新太古代大冰期 ===
[[休伦冰河时期|新太古代大冰期]],又称休伦大冰期(Huronian),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]]与二氧化碳所致。寒冷期的结束,为真核生物的出现打下了基础。

===前寒武纪大冰期===
[[前寒武纪大冰期]],又称成冰纪大冰期(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[[门 (生物)|门]]基本都出现了。

===早古生代大冰期===
[[早古生代大冰期]],又称安第斯-撒哈拉大冰期(Andean-Saharan),时间跨度较小,出现于古生代[[晚奥陶纪]]与[[志留纪]],从4.6亿年前到4.3亿年前。

===晚古生代大冰期===
[[File:65 Myr Climate Change.png|350px|thumb|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]]
[[晚古生代大冰期]],又称卡鲁大冰期(Karoo Ice Age),出现于[[古生代]]末期的[[石炭纪]]与[[二迭纪]],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。

===第四纪大冰期===
[[第四纪大冰期]](Quaternary glaciation),或称作更新世大冰期(Pleistocene glaciation),当前大冰期(current ice age),或直接叫做大冰期(the ice age),开始于258万年前的[[上新世]]晚期(另一说为2000万年前南极大陆出现永久冰盖之时开始),延续至今。此次大冰期中,地球处于[[冰期]]与[[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。

==冰期与间冰期==
[[File:Atmospheric_CO2_with_glaciers_cycles.gif|350px|thumb|65万年来南极洲的冰蕊所记录的大气二氧化碳浓度而划分的冰期/间冰期週期]]
距离现代较近的第四纪冰河时期的间冰期约为4万年,以后缩短为1万年。上一次冰期是约1万年前.<ref>[http://www-qpg.geog.cam.ac.uk/people/gibbard/GTS2004Quat.pdf Gibbard, P. and van Kolfschoten, T.(2004)"The Pleistocene and Holocene Epochs" Chapter 22] ''In'' Gradstein, F. M., Ogg, James G., and Smith, A. Gilbert(eds.), ''A Geologic Time Scale 2004'' Cambridge University Press, Cambridge, ISBN 978-0-521-78142-8 </ref>。

{| class="wikitable"
! 名称 !! 间冰期/冰期 !! 年代(年) !! [[深海氧同位素|MIS]] !! 世
|-
| || 间冰期 || 1万2千年前至今 || MIS1 || [[全新世]]
|-
| [[沃姆冰期]]<br />Würm || 冰期 || 11万年前至1万2千年前 || MIS2-4<BR>& 5a-d || rowspan=14 | [[更新世]]
|-
| 里斯-沃姆间冰期<br />Riss-Würm || 间冰期 || 13万年前至11万年前 || MIS5e
|-
|[[里斯冰期]]<br />Riss || 冰期 || 20万年前至13万年前 || MIS6
|-
| 民德-里斯间冰期<br />Mindel-Riss || 间冰期(s) || 30/38万年前至20万年前 || MIS7
|-
| [[民德冰期]]<br />Mindel || 冰期(s) || 45万5千年前至30/38万年前 ||
|-
| 古萨-民德间冰期<br />Günz-Mindel || 间冰期(s) || 62万年前至45万5千年前 ||
|-
|[[古萨冰期]]<br />Günz || 冰期 || 68万年前至62万年前 ||
|-
| Waalian || 间冰期 || 54万年前至47万年前 ||
|-
| 多瑙第二冰期<br />Donau II || 冰期 || 55万年前至54万年前 ||
|-
| Tiglian || 间冰期 || 58万5千年前至55万年前 ||
|-
| 多瑙第一冰期<br />Donau I || 冰期 || 60万年前至58万5千年前 ||
|-
| Pastonian interglacial || 间冰期 || 80万年前至60万年前 || MIS63
|-
| Pre-Pastonian glaciation || 冰期 || 130万年前至80万年前 ||
|-
| Bramertonian Interglacial || 间冰期 || 155万年前至130万年前 ||
|}

== 参考 ==
{{reflist|2}}

== 参见 ==
* [[地质学]]
* [[小冰期]]
* [[间冰期]]
* [[雪球地球]]

== 外部连结 ==
{{Commonscat|Ice age|冰河时期}}
* [http://www.pbs.org/wgbh/nova/ice/ Cracking the Ice Age] from PBS
*[https://web.archive.org/web/20070115084416/http://www.hkedcity.net/article/resources_kit_sa/040603-003/study.phtml#iceage 冰河新世纪]

{{气候振荡}}
{{Authority control}}

[[Category:地质年代]]
[[Category:冰河时期]]
[[Category:气候史]]
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