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冰河期(Ice Age / Glacial period)是在地质历史上曾经出现过气候寒冷的大规模冰川活动的时期。这种冰期曾经有过三次,即前寒武晚期、石炭一二叠纪和第四纪。

概论

在地质历史上曾经出现过气候寒冷的大规模冰川活动的时期,称为冰河期(iceage)以下简称冰期。这种冰期曾经有过三次,即前寒武晚期、石炭-二叠纪和第四纪。第四纪冰期来临的时候,地球的年平均气温曾经比现在低10℃~15℃,全球有1/3以上的大陆为冰雪覆盖,冰川面积达5200万平方千米,冰厚有1000米左右,海平面下降130米。第四纪冰期又分4个冰期和3个间冰期。间冰期时,气候转暖,海平面上升,大地又恢复了生机。第四纪冰期的遗迹最多,如斯堪的纳维亚半岛的峡湾,北欧中欧北美众多的冰碛残丘,阿尔卑斯山的U型谷和陡峭的山峰,法国瑞士交界处侏罗山巨大的冰漂砾等,都是第四纪冰川作用留下的产物。

定义

冰期有广义狭义之分,广义的冰期又称大冰期,狭义的冰期是指比大冰期低一层次的冰期。大冰期是指地球上气候寒冷,极地冰盖增厚、广布,中、低纬度地区有时也有强烈冰川作用的地质时期。大冰期中气候较寒冷的时期称冰期,较温暖的时期称间冰期。大冰期、冰期和间冰期都是依据气候划分的地质时间单位。大冰期的持续时间相当地质年代单位的世或大于世,两个大冰期之间的时间间隔可以是几个纪,有人根据统计资料认为,大冰期的出现有1.5亿周期。冰期、间冰期的持续时间相当于地质年代单位的期。

在地质史的几十亿年中,全球至少出现过3次大冰期,公认的有前寒武纪晚期大冰期、石炭纪-二叠纪大冰期和第四纪大冰期。冰川活动过的地区,所遗留下来的冰碛物是冰川研究的主要对象。第四纪冰期冰碛层保存最完整,分布最广,研究也最详尽。在第四纪内,依冰川覆盖面积的变化,可划分为几个冰期和间冰期,冰盖地区约分别占陆地表面积的30%和10%。但各大陆冰期的冰川发育程度有很大差别,如欧洲大陆冰盖曾达北纬48°,而亚洲只达到北纬60°。由于气候变化随地区的差异和研究方法的不同,各地冰期的划分有所不同。1909年,德国的A.彭克和E.布吕克纳研究阿尔卑斯山区第四纪冰川沉积,划分和命名了4个冰期和3个间冰期。随后,世界各地也都划分出相应的冰期和间冰期。

大冰期的成因,有各种不同说法,但许多研究者认为可能与太阳系在银河系的运行周期有关。有的认为太阳运行到近银心点区段时的光度最小,使行星变冷而形成地球上的大冰期;有的认为银河系中物质分布不均,太阳通过星际物质密度较大的地段时,降低了太阳的辐射能量而形成地球上的大冰期。

专家称非人类或疾病使其一万年前消失

在一万年前的冰河时代,北美大陆上到处都是巨兽的身影,如长毛的猛玛象、牙齿锋利的乳齿象、有着剑齿的猫科动物以及巨大的熊。但是几千年间,这些巨兽就纷纷走向灭绝。

成因

因为冰河期有大型的冰期和较小的间冰期,还有两者夹杂在一起的周期,因此冰河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:

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,也可能和太阳在银河系中的位置有关系。

板块运动: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、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(例如风化作用会改变二氧化碳的浓度)

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:

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。

巴拿马地峡约在300百万年前形成,这是人类从猿进化600百万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太平洋的热带海水交换,可能启动了第四纪冰河时期。

太阳输出能量的变动

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。

2012年的小冰河期的炒作

有证据表明,小冰河期的最早记录大约是在公元1300年,并一直延续到了十九世纪中叶。小冰河期是北半球1000多年来最冷的一段时间,间发性的瘟疫与饥馑肆虐欧洲,从阿尔卑斯山延伸下来的冰川吞没了一些村庄。  

太阳辐射能量的降低可能是其中一个原因。树木年轮的碳同位素和冰核中钚同位素的检测都显示出在上述阶段的大多数时间内太阳辐射能量出现下降。人类对太阳黑子的观测大约始于1610年,但在1645年到1715年间却几乎没有太阳黑子活动的报告。不过,最近的研究结果下调了太阳辐射因素对小冰河期的相对重要性。

火山的因素也被考虑在内。1500年以后,火山爆发似乎比小冰河期之前的所谓的中世纪暖期(大约十世纪---十四世纪)时更加频繁了。1815年印度尼西亚坦博拉火山爆发是有记录以来地球上最猛烈的火山爆发之一,也导致了1816年席卷大半个地球的灾难性的冷夏。那个“没有夏天的一年”带给北欧的是庄稼欠收,带给美国佛蒙特州的是直到6月初才见到初雪。

2012年的冬季,欧洲以及亚洲部分国家遭遇了持续性严寒,即使本就冰天雪地的俄罗斯,多地温度也比往年低10至17摄氏度,不少地区最低温度破了纪录;多国因冰雪来袭而导致机场瘫痪、道路阻塞甚至路人冻死。“冰河期”“全球最冷冬天”“全球变暖逆转”等颇具轰动效应的词语被一些媒体频频使用,以此“解读”极端天气。

英国《每日邮报》最先播发了“小冰河期”这样的判断文章,这也是目前国内许多媒体所引用的“小冰河期”的来源。《每日邮报》在1月29日刊登的这篇文章,虽然引用了一些认为地球会因为太阳活动减弱而变冷的科研人员的话,但没有一处直接引语中有“冰河期”这个词,而是文章作者本人写道“我们可能甚至会走向一个小冰河期”。就在文章见报当天,英国气象局就迅速在网上发布了一篇官方博客,反驳这篇文章中的“多处错误”。

对整个地球来说,当前欧洲一些国家的冷天连“喷嚏”都算不上。这边的确寒气袭人,但同属北半球尚未脱离冬季的美国加利福尼亚州却连日出现反常高温,长滩机场气温超过30摄氏度,打破了最近40年的纪录;在华盛顿,一些樱花也已经提前开了。如果只看北美的天气,恐怕人们只会想到全球变暖,冰河期一说显得滑稽。

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