3.3.4　第四纪冰期—间冰期旋回

3.3.4　第四纪冰期—间冰期旋回

图3.22　南极冰芯记录的80万年以来二氧化碳浓度变化和温度异常重建曲线　图中黑色实线是相对于过去1 000年平均的温度异常曲线，阿拉伯数字为深海氧同位素阶段（MIS）；下图中不同颜色的曲线代表由不同站点的观测拼接而成，罗马数字指示冰期所在。图中的水平短线分别为距今799-650，650-450，450-270，270-50千年时段的平均温度和二氧化碳的均值（Lüthi等，2008）

第四纪冰期可能是地球历史上的第七个大冰期，开始于约260万年前，其气候变化的特点是冰期—间冰期的旋回，每次冰期可持续几万年到几十万年。近80万年来南极地区冰芯记录中的二氧化碳含量变化和温度异常展现了这种准周期的变化（图3.22）。间冰期最暖时气候可能与现在相当或略暖些，而冰期时可能比现在低7℃～9℃，故南极地区冰期—间冰期旋回的温度振幅约为1 0℃。全球平均温度特别是低纬度地区温度变化的振幅可能低于这个值。中国的黄土记录证明，距今250万～160万年前是4.1万年旋回占优势，但同时有40万年周期，距今160万～80万年前4.1万年旋回最突出（Ding等，2002）。而从南极冰芯记录来看，近80万年来，10万年左右的气候变化周期十分突出（Lüthi等，2008）。

第四纪最后一次冰期称为末次冰期，末次冰期极寒冷时期被称为末次冰期盛冰期，发生在约距今2.1万年前。末次冰期盛冰期时，北美北部为一巨大冰盖，全球则有约24%的陆地被冰覆盖，而现代仅有11%。大量的水形成陆冰导致海平面可能比现在低130m，温度比现在低10℃～12℃。

末次冰期向现今温暖气候过渡的晚冰期时段（其时间范围在15～10kaBP，kaBP为时间单位，意思是距今千年以前），因为多次出现气候快速变化而成为人们关注的热点。人们从格陵兰冰芯的记录中发现，在12.5～11.5kaBP之间发生了一次十分短暂但是激烈的变化:在气候的回暖过程中气温迅速下降，其突然降温发生在约200年内，降幅在1.5℃～4℃，几乎恢复到末次冰盛期的温度。经历了1千年的寒冷气候后，在几十年的时间里温度迅速回升，幅度达2℃～5℃。这次事件即是著名的新仙女木事件。仙女木为一种蔷薇科植物，现今生活在北半球温带高山及寒带，此段地层中它的广泛分布代表了寒冷气候，“新”表示末次冰期的最后一次寒冷事件。研究表明，新仙女木事件与气候变暖过程中融冰造成的冷、淡水使北大西洋温盐环流减弱有关。

第四纪冰期—间冰期旋回的成因可能是地球轨道要素的周期性变化。早在20世纪30年代米兰科维奇（M.Milankovich）就提出用地球轨道要素的变化来解释第四纪冰期—间冰期的交替。因为即使太阳辐射的强度不变，地球围绕太阳运行的轨道参数变化也会引起日地距离的变化，从而改变地球接收到的太阳辐射量。另一些轨道参数的变化，则可能通过影响地球接受太阳能的季节变化及地理分布变化改变气候。

米兰科维奇周期包括了三种周期，即地球轨道偏心率40万年和10万年周期、地轴倾斜度4.1万年周期及岁差1.9万年和2.3万年周期。一般来说，间冰期只占冰期—间冰期旋回长度的20%左右，并且其长短并不固定，如距今24万年前的间冰期最短可能只有几千年，而距今41万～42万年前的间冰期则可能长达2.8万年。

也许正是第四纪的寒冷气候，促使了人类的出现。气候变化使得古猿不得不去适应更恶劣的环境。他们走下树来，学会了直立行走，学会了制造工具，学会了使用火。在末次冰期极端残酷的气候里，人类经历了整个人类历史中最重要的几万年。他们征服了世界，除了南极洲，地球上再也没有其他地方因为环境或气候的问题而阻挡人类的生存发展。尽管高级猿人的种群有着各自的发展节奏，但根据对气候的适应模式和他们自身社会的演化，仍可以认为他们还是都经历了可比较的阶段。比如说，3万年前，又特别是2万年前以来，在美洲大陆，随后在非洲，都出现了象形图像。

各种大型的工艺文明的转变都与气候的变化有关。比如在今天的乌克兰，大草原上树木稀少，所以少有木头建筑。因此，从前猛犸象的巨大骨骼曾被用来建造较耐用的房屋:直径大约6米的地基由头骨和下颚骨建成，屋顶由猛犸象的长牙、驯鹿的角和尖木头组成。由泥土填塞好缝隙，再由皮革包裹。入口则由猛犸象的巨大长牙建成尖顶穹窿。建成这样一座建筑需要二十头野兽。在别处，岩洞和地基低洼的住房则是当时的主要建筑。