第四紀末次間冰期—冰期的氣候變化和驅動機制

包浪　李海平

摘要：重建第四紀環境使環境演變的時間框架可以建立起來，結合地層層序，可正確的解釋地質沉積記錄的環境信息，并將這些分散的地質信息記錄進行對比。關于第四紀末次間冰期一冰期（130-10KaBP）的氣候旋回的研究能比較詳細的運用這些不同的方法和手段。本文通過對末次間冰期一冰期的氣候環境的描述，分析此種氣候旋回的驅動機制。

關鍵詞：末次間冰期-冰期；氣候變化；氣候旋回；驅動機制

1.引言

在18世紀末至19世紀早期，歐洲研究者依據阿爾卑斯山和斯堪的納維亞山地冰川堆積物和基巖、漂礫上發現冰川擦痕遠離現代冰川的分布情況，提出了“冰期理論”。最著名的是Penck和Bmckner（1909）對阿爾卑斯4次冰期（玉木、里斯、民德和貢茲）劃分規模影響很大。

近年來對深海沉積有孔蟲殼體中與冰量變化有關的氧同位素測定與古地磁測年法結合的研究，確定了稱為深海氧同位素階段（MIS）的多次冷期和暖期的交替存在及與之對應的米蘭科維奇學說的驗證和發展，大大更新了冰期的理論。

在過去的幾十年里對末次間冰期一冰期的環境變化進行了大量的研究，積累了豐富的陸地化石、極地冰川和深海沉積氧同位素序列等反映環境變化信息。在這個時間段內，地球經歷了暖期和冷期以及一些持續時間較短的氣候波動（冰階和間冰階），這些環境的演變可以運用各種地質測年的方法來提供過去130KaBP相對可信的證據。

2.第四紀末次間冰期的氣候變化

2.1氣候狀況

末次間冰期的開始表現約130KaBP，結束于約75KaBP，在世界各地有不同的名稱，在阿爾卑斯山稱為里斯-玉木間冰期，在中國東部稱為廬山-大理間冰期。這段時候的氣候狀況，在深海沉積物、冰芯氧同位素曲線和孢子花粉記錄和海平面變化曲線上都有比較明顯的反映。大量氣候替代性指標表明末次間冰期最暖時，北半球中緯度到高緯度的氣候比現代要明顯的溫暖。

2.2溫度記錄

古植物的記錄表明當時在歐洲和北美存在著大范圍的森林。來自法國和德國西北部的孢粉記錄表明當時的年平均氣溫比現代要高1-2℃：來自挪威西部、荷蘭和意大利的古植物記錄表明當時夏天的溫度要高于現代2℃：而大西洋加拿大當時的溫度至少要比現代高4℃。

2.3生物群演變

世界各地末次間冰期的植被與全新世的植被有很多相似之處。在西歐的若干標準地點里，孢粉分析表明當時都具有大西洋混交櫟林植被。在我國末次間冰期里的南方和北方動物群有著較大的差異。北方的主要是丁村人動物群，其中森林型喜暖動物成分較多，草原型和喜冷動物較少。而在南方此時生活的是含有智人化石的大熊貓一劍齒象動物群，主要發現在廣東和廣西的一些洞穴中。

3.末次冰期的氣候變化

3.1定義

末次冰期發生距今75-10KaBP之間，中歐稱為玉木冰期，在中國東部稱為大理冰期或者太白冰期，在珠穆朗瑪峰地區稱為珠穆朗瑪冰期。在距今60-30Ka年末次冰期，出現一個間冰階使該冰期分裂成兩個階段，第一個階段在珠穆朗瑪峰地區稱為基龍寺階段或者珠穆朗瑪冰期I，距今約75-60Ka年；第二階段為絨布寺階段或這珠穆朗瑪冰期Ⅱ，距今約30-13Ka年，其降溫幅度比第一階段更大，極盛期在距今18Ka年。

3.2氣候變化

在末次冰期間，全球氣候變化整體趨勢是寒冷時期，有大規模的全球冰流擴張，海平面的大幅度降低。下面以全球冰流擴張和海平面降低兩方面為例，分析末次冰期的氣候特征。

末次冰期在海洋上主要表現為海平面大幅度的降低，大陸架出露成陸。在此期間，巨大的冰體在陸地堆積，海水蒸發損失得不到補充，導致海平面大幅度下降。然而，末次冰期的海平面應該不是穩定不變的。在這段時間，我國出現了兩次海侵，說明在末次冰期期間有小規模的回暖現象。

4.促發機制

可知130Ka以來末次間冰期一冰期的環境發生了變化，根據現有的地質信息記錄可以表明末次間冰期一冰期的環境演變，而此種氣候旋回演變的促發機制也成了第四紀冰期討論的重點。總的來說，氣候演變的推動機制主要有兩個方面；一是地球外部因素，即天文變化過程的驅動影響：另一方面是由陸地一海洋-大氣系統中的一些過程的地球內部因素驅動。

4.1天文因素

氣候變化的天文因素，經常被稱為米蘭科維奇假說。該理論以地球軌道參數的變化，導致其接受太陽輻射量的變化來解釋氣候波動的原因。米蘭柯維奇詳細研究了地球軌道偏心率、黃道面傾斜和歲差等地球軌道參數的長期變化與地面所接受太陽幅射量之間的關系。地球軌道偏心率的增大，日地距離遠，導致氣候變冷。黃道面傾斜與歲差也做周期變化，影響氣候以另外的頻度和幅度作周期性變化，黃道面傾斜的平均周期為41000年，歲差的平均周期為22000年。由于上述地球軌道參數的變化，都會引起地球接受太陽輻射量的變化及地球氣侯的周期性變化。

4.2內部因素

氣候變化的內部因素主要有陸地-海洋-大氣系統的一些過程以及其反饋循環機制影響。

區域氣候是與海洋環流緊密聯系在一起的。如西歐大部分地區相對較為溫和，與相同緯度帶的加拿大東部地區的嚴峻的氣候條件形成鮮明的對比。結語：本文討論了過去130KaBP以來第四紀末次間冰期-冰期的氣候變化現象，討論了這一時期對全球間冰期-冰期氣候旋回的驅動因素。現在普遍認為，米蘭科維奇驅動的太陽輻射變化是冰期-間冰期旋回的一個主要驅動因素，但是疊加在其上的是一系列的內部反饋機制，包括海洋運輸，反射效應以及地球各個圈層之間的氣體交換。其問各個部分之間相互影響機制的復雜難題有待第四紀工作者進一步的探討。