冰期

冰河时期

冰期是指具有强烈冰川作用的地史时期，它有广义和狭义之分，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 亿年的周期。冰期、间冰期的持续时间相当于地质年代单位的期。

地球在40多亿年的历史中，曾出现过多次显著降温变冷，形成冰期。特别是在前寒武纪晚期、石炭纪至二叠纪和新生代的冰期都是持续时间很长的地质事件，通常称为大冰期。大冰期的时间尺度达107~108年。大冰期内又有多次大幅度的气候冷暖交替和冰盖规模的扩展或退缩时期，这种扩展和退缩时期即为冰期和间冰期。

也有学者认为冰期是指在一个“冰河时期”（其时间跨度是几千万年甚至2、3亿年）之中，一段持续的全球低温、大陆冰盖大幅度向赤道延伸的时期。而间冰期是指两次冰期之间，全球温度较高，大陆冰盖大幅度消融退缩的时期。冰期与间冰期的时间尺度是数十万年。一个冰河时期由冰期、间冰期交替反复旋回。目前地球处于第四纪冰河时期，50万年来出现了5次冰期，每次冰期平均持续7万多年，而每次间冰期平均持续2万多年。目前处于1.1万年前开始的间冰期，这也是全新世的开始.

冰期内部的冷暖交替的时段，分别称为冰段（或称作副冰期、 冰阶）与间冰段（或称作间冰阶）。时间尺度是数万年。

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

地球形成以来冰河时期至少出现过5次。冰河时期期间，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，才能幸存下来。

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（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，各种生物的门基本都出现了。

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/间冰期周期

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与志留纪，从4.6亿年前到4.3亿年前。

卡鲁冰河时期（Karoo Ice Age），出现于古生代末期的石炭纪与二叠纪，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。

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

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。

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。

寒冷的冰期

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与太平洋的热带海水交换，可能启动了第四纪冰河时期。

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。

? 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。）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。

冰期对全球的影响是显著的。

（1）大面积冰盖的存在改变了地表水体的分布。晚新生代大冰期时，水圈水分大量聚集于陆地而使全球海平面大约下降了 100米。如果现今地表冰体全部融化，则全球海平面将会上升80~90米，世界上众多大城市和低地将被淹没。

（2）冰期时的大冰盖厚达数千米，使地壳的局部承受着巨大压力而缓慢下降，有的被压降100~200米，南极大陆的基底就被降于海平面以下。北欧随着第四纪冰盖的消失，地壳则缓慢在上升。这种地壳均衡运动至今仍在继续着。

（3）冰期改变了全球气候带的分布，大量喜暖性动植物种灭绝。

从图中看出2013年北极海冰的面积却出现了增加，科学家认为全球正在进入“冰期”

最近几年全球变暖的呼声似乎越来越高，人类大量排放温室气体导致地球温室效应加剧，但事实上真的是这样吗？一些气候领域最为优秀的科学家通过研究发出警告称全球可能变冷，北极地区的冰帽在一年内增长了60%，从左图中可以看出北极地区似乎没有呈现大面积海冰消失的情况与2012年相比，海冰覆盖的区域却增加了一百万平方英里，这些信息甚至导致联合国气候变化报告推迟公布，或许全球变暖的主旋律将被改变。