冰期天文理论的创立与演变

周尚哲

(华南师范大学地理科学学院，广州 510631)

1 冰期问题

冰期是地质历史上温度大幅度下降、冰川大规模扩张的时期．西方文献记载欧洲人在1742年就开始注意阿尔卑斯山的冰川遗迹．经过近百年的研究积累，1837年，德国科学家Karl Friedrich Schimper创造了冰期(Eiszeit，ice age或glacial age)这个术语[1]．业已查明，在地球历史上发生过至少3次大冰期，即前寒武纪大冰期、石炭—二叠纪大冰期和晚新生代大冰期(图1A)．古老冰期的证据是冰碛岩(tillite)．例如前寒武纪的冰碛岩发现于苏格兰、密歇根、中国(如南陀冰碛层、罗圈冰碛层)等；石炭—二叠纪冰碛岩广泛发现于世界各地，冈瓦纳煤系之下普遍为冰碛层，如南非的Dwyka冰碛层、印度的Talchir冰碛层和巴西的Itarare冰碛层等．有人提出用2.5亿年的太阳系公转周期假说来解释三大冰期的成因．

地球三大冰期的最后一次就是晚新生代大冰期．目前对于这个冰期、特别是第四纪以来的冰期的研究较详细．资料显示，东南极34 Ma前、北半球8 Ma前就开始形成大冰盖(图1B)．第四纪冰期时两极和高纬度冰盖猛烈扩张．以20 ka前的末次冰期最盛期(LGM)为例，当时形成劳伦泰冰盖和科迪勒拉冰盖组成的北美大冰盖，面积达16×106km2，斯堪的纳维亚冰盖、不列颠冰盖和巴伦支冰盖组成的欧亚冰盖面积7×106km2．加上面积约3×106km2的格陵兰冰盖，北半球冰盖总面积达到约26×106km2．现在的北半球只留下2×106km2的格陵兰冰盖，其他冰盖在距今11 ka前彻底消失．当时的南极冰盖也比现在(14×106km2)还大．此外，阿尔卑斯山形成2×105km2的冰盖，青藏高原、安第斯山及其他山脉的山地冰川也大规模扩展．总之，现在的冰盖冰川面积只占陆地的10%，而冰期时达到30%．加拿大全部、美国北部和北欧全部均被冰盖所覆盖，现在的世界大都市如纽约、柏林、莫斯科、日内瓦等20 ka前都是冰盖覆盖的地方．当时，大量海水输送到大陆成为冰盖、冰川，致使海平面要比现在低130～150 m，大陆架广泛出露；高纬度冷高压加强，气候严寒干燥，沙尘盛行，在大陆的中心地带形成巨厚的黄土地层(中国黄土最厚达400 m以上)；冻土苔原面积扩展；动植物面貌发生很大变化，暖湿种向低纬度低海拔收缩，喜冷种则发达起来(如亚洲暗针叶林和苔原扩张，猛犸象、披毛犀繁衍)；古人类活动和演化也受到极大的影响．

(A)地质时期气温变化[2] (B)第三纪以来海洋氧同位素变化[3]

第四纪期间冰期和间冰期的交替出现，称为冰期—间冰期旋回(glacial-interglacial cycles)．Agassiz[4]提出了多次冰期的概念．Geikie[5]进一步阐明了多次冰川沉积的事实：发现了不同冰川沉积之间被含有植物遗体的泥炭层分开的现象，表明冰期之间存在温暖的间冰期；发现了至少6套分离的冰碛．1909年，Penck和Brückner[6]根据德国南部冰水砾石层沉积，划分出gunz、Mindel、Riss和Wurm四次冰期(后来学者又增加了Biber、Donau、Haslach冰期)．此后，科学家在北美、北欧、英格兰等地都提出与阿尔卑斯山相对应的冰期—间冰期名称．由文献[7]知，号称世界屋脊的青藏高原及毗邻山脉的第四纪冰川遗迹也已基本查清，大部分山脉发生过4次更新世冰川作用，冰期最盛时，冰川面积总计达到5×105km2．

2 冰期天文理论诞生和发展

在发现冰期及其多发性记录的同时，冰期成因问题自然摆在了科学家的面前．迄今已有诸多形形色色的冰期成因假说，但最为成功的便是冰期天文理论(Astronomical theory of ice ages)．这个理论是用地球轨道偏心率(eccentricity)、地轴倾角(obliquity)、地轴进动(precession)3个轨道参数的变化解释地球冰期—间冰期旋回的学说．因塞尔维亚科学家M. Milankovitch的特殊贡献而又叫做Milankovitch Theory．

早在1842年，Adhémar[8]试图从地球轨道形态变化寻求地球发生冰期的原因．当时，在天体运动方面，已经有了2个对他的研究来说十分重要的发现：一个是J. Kepler于1609年和1619年相继发表的行星运动三定律；另一个是早在BC120古希腊天文学家Hipparchus将自己的观测与早他150年的Timocharis的观察相比较，发现了地轴进动(即岁差)现象，1754年，J.d′Alembert根据日月引力对地球运动造成的摄动计算了岁差．Adhemar依据这2个概念，构思出了一个雏形的“冰期天文理论”．这个理论表明：南半球的冬季比北半球的长7天，故为冰盖；南极冰盖的巨大引力将海水引向南半球，冰盖融化后海水涌向北半球；南北半球各以11 ka为周期发生冰期．德国著名地理学家B.A.vo Humbolt却认为：某半球半年接受太阳辐射少时，另半年多，两相补偿，一年接受的辐射不变，故不能引起气候变化[9]．后来发现，南极冰盖的真正原因是南极大陆漂移到位．

Adhemar的理论尽管遭到质疑，但为寻找冰期的原因找到了一种值得继续探讨的思路．正在这一时期，天文学方面又有重要发现．1843年，法国著名天文学家U. Le Verrier发现了轨道偏心率的变化，且其幅度变化于0～6%之间；地轴倾角也有变化，其幅度在22°～25°之间[9]．苏格兰学者Croll[10]用U. Le Verrier的公式计算了300万年以来地球轨道偏心率的变化，首次把这种变化用曲线的形式表达出来，发现偏心率变化有10万年的周期．但每个10万年周期的变化不同，又表现为一个40万年的大周期．比如20万年前为6%，10万年前介于5%～4%，而现在和40万年前却都是低峰值时期，不足2%，但每40万年又来一次这样的循环．他花费20多年的时间重新研究冰期天文理论．他的研究[11]表明：只要2个条件同时具备，地球上就会发生冰期．一是轨道偏心率大，二是冬至点位于远日点附近．即当偏心率处于高值期间，两半球各以11 ka为周期，交替发生冰期；他首次提出正反馈效应：当一半球的冬半年降温且时间延长，将增加积雪．只要积雪面积扩大，就会增加反射，从而引起进一步降温．一旦一半球形成冰盖，就会产生冷高压，下沉的冷空气向赤道方向扩散，形成强大的“信风”，驱动海水形成洋流，将热量输送到另一半球．如今的大西洋暖流就是这样形成的．于是，冰期气候被冰雪反射的正反馈效应放大后，再次被信风洋流所放大；地轴倾角变化对改变地球气候很有意义，该值越小，即越接近垂直于黄道面，极地和高纬度的太阳辐射越少，越有利于发育冰盖．Croll还根据他的计算提出，最后一次冰期开始于25万年前，结束于8万年前 .

Croll的假说比Adhemar理论有很大发展，引起了地质学家们的极大兴趣．特别是关于轨道偏心率10万年变化周期的发现，为当时已经掌握的冰川沉积的多发性记录提供了解释．但是，末次冰期是否始于25万年前，终于8万年前？B.J. Robert和C.Lyell分别在1829和1841年用尼亚加拉瀑布侵蚀后退速度计算出冰川大漂砾沉积于1万或3万年，说明Croll的结论与此不符[9]．关于南北两极冰期到底同步还是异步发生？当时虽在南美和澳大利亚均已发现冰碛物，但年代无法确定，故难以证明．气象学家认为，Croll所提供的太阳辐射变化值也太小，不足以导致冰川发生[9]．19世纪末，欧美大多数地质学家对Croll理论失去了热情， Geikie[5]认为，要确证Croll理论，时机尚未成熟．现在来看，仅从一条曲线上来判断冰期发生和结束的时间，存在取值区间的任意性．Croll忽视了比较低矮的谷峰，导致得出末次冰期发生在距今25～8万年的错误结论，也背离了他得到的10万年冰期周期的结论．此后数十年，冰期天文理论被再次遗忘．

一直到了20世纪前叶，冰期天文理论经过塞尔维亚科学家Milankovitch的潜心研究而再次复苏．1901年，关于轨道参数变化有了新发现．著名美国天文学家Newcomb[12]发现地轴倾角不仅有约3°(22°～25°之间)的变化幅度，而且有4.1万年的变化周期．至此，人们对地球轨道的3个参数(轨道偏心率、黄赤交角、岁差的变化幅度和周期)的认识已臻完备，和百年前Adhemar时期已大为改观．Milankovitch对于探索行星表面接受的太阳辐射及其轨道参数变化之间的关系问题产生了极大兴趣，他的研究经历了巴尔干战争和两次世界大战的极大干扰，在1941年才结束这项巨大的研究．Milankovitch理论[13]的前提之一是仍然将太阳常数看做衡量．由于地球总是以其半面对着太阳，故而全球一年截获的太阳辐射能不变，但不同纬度不同季节却大不相同，他特别重视高纬度的辐射能．他的研究表明：偏心率和岁差变化已足以引起冰期，黄赤交角更有重要意义；黄赤交角变化对极地影响大而对赤道小；岁差的变化对赤道影响大而对极地小；经过与气象学家Wladimir Köppen的讨论，一反Croll的观点，确认夏至点对应远日点而冬至点对应近日点时，即北半球漫长而凉爽的夏半年和短暂而温暖的冬半年组成一年有利于高纬度发育冰川的观点；重视冰盖反馈作用，建立夏季辐射与雪线之间的关系，计算了5°～75°每隔10个纬度60万年以来夏季太阳辐射变化曲线，并将其绘制成图，被誉为米氏曲线．特别是对大冰盖发育最为敏感的纬度65°曲线，对解释冰期问题大为成功；将辐射换算成温度，其谷值比现在低6.7 ℃，而高值比现在升温0.7 ℃， 足以导致冰期．

米氏曲线被Köppen和Wegener[14]用来说明Penck和Brückner[6]划分的四次冰期．至此，历时一百年．冰期天文理论终于成为一个系统的理论．但它的正确性如何？仍然需要面对地质记录的检验．

二战后，地球科学进入了一个空前繁荣的时期，对于验证Milankovitch理论创造了有利的条件．铀、钍、钾氩、钚同位素及古地磁定年技术相继问世．1947年，Urey[15]从理论上标明，海洋有机体碳酸钙遗骸中含有氧同位素18O、16O，含量取决于海水温度．1955年，Emiliani[16]分析了8个深海岩芯，表明加勒比海和赤道大西洋30万年来有7个冰期—间冰期旋回记录，冰期时温度较今低6 ℃．巴巴多斯、新几内亚、夏威夷均发现3个高海岸阶地，钍测年12.5、10.5、8.2万年，与米氏45°曲线完全吻合[17]．1969年，哥伦比亚大学J. Imbrie和剑桥大学的N. Shackleton同时指出，决定18O和16O比率的不直接是海水温度高低，而是大陆冰量的多少[9]．Broecker和Donk[18]对加勒比海V12-122深海岩芯有孔虫记录研究和Kukla[19]对捷克黄土-古土壤序列研究，均显示10万年变化周期． 1970年，哥伦比亚大学Lamont-Doherty地质调查所J. D. Hays和John Imbrie认为，攻克第四纪冰期之谜、验证米兰科维奇学说的条件已经成熟，特别是他们相信海洋岩芯蕴藏了很大的潜力．他们发起建立了一个名为Climap的研究组，网络了世界一大批科学家和实验室力图迎接这个挑战．选择西太平洋浅水区编号为V28-238孔和南印度洋编号为RC11-120的岩芯，测定了其浮游生物有孔虫氧同位素比例以及进行古地磁定年，重建了B/M界线以来70万年连续的同位素变化曲线．对其进行的谱分析惊喜地发现，这些曲线均显示10万年周期、4万年周期和2万年周期，和Milankovitch理论中轨道偏心率、黄赤交角和岁差的变化周期高度吻合[20]，有力地证明了冰期天文理论的正确性．由此，V28-238钻孔被誉为记录气候变化的罗塞达碑(Rosetta stone)．此后数十年，更多和更长时间尺度的海洋记录[21-26]、大陆黄土记录[19，27]、极地冰芯记录[28-29]不断问世，揭示与深海同位素曲线完全可以对比的相同记录．使得Milankovitch之后的冰期天文理论成为解释第四纪气候环境变化的成功学说．

3 冰期天文理论的修正

冰期天文理论为深海氧同位素地质记录所证实，主要是3种轨道周期的发现．但是10万年周期的偏心率记录却与理论上的周期成为反相关关系，即记录中的冰期所对应的不是理论上所说偏心率的高值时期，而是低值时期(图2)[30-32]．对此，科学家们曾提出一系列所谓非线性响应的假说，如冰川动力模型[33]，冰盖岩石圈动力模型[34-35]，海洋-大陆冰量-二氧化碳转换模型[36]等等．对理论本身重新考察，需要重新认识轨道偏心率变化时，轨道长轴的长度不变的重要性．这是天体力学上的另一条定则，在理论推演过程中被应用，但没有意识到它竟如此关键．这条定则意味着，当偏心率增大时，平均日地距离缩短，而当偏心率减小时，平均日地距离增大．因为地球上接受的太阳辐射与日地距离的平方成反比，这样就将10万年周期的冰期主因由原理论认为的地球某半球某纬度辐射能的多少转变为全球辐射能的多少，即太阳常数减小．Berger等[31-32，37-38]发现在偏心率由0.075变为零时，地球上一年接受的辐射能减少0.8%．将理论进行这样的修正之后，10万年周期就与地质记录相吻合了．1991年，Berger和Loutre[39]重新计算了5.3 Ma以来65°纬度7月份和20°～30°纬度上3月份太阳辐射的变化.

这样一个理论修正还有助于理解另外2个重大问题．第一个问题是：到底夏至点和冬至点哪个靠近远日点时有利于北半球发生冰期？这个问题是地转轴的进动导致的22 ka年的岁差周期，在北半球，前者表现为漫长而凉爽的夏半年和短暂而温暖的冬半年构成一年；后者表现为漫长而寒冷的冬半年和短暂而炎热的夏半年构成一年．这也是Milankovitch和Croll的分歧以及学者争论的一个焦点[40]．Croll认为，冬半年严寒且漫长自然有利于冰川发育．而Milankovitch和Koppen认为，一个漫长而凉爽的夏半年有利于保存冬季降雪不融化，而一个短暂而温暖的冬半年又有利于增加高纬度降雪，冬夏皆有利于冰川扩张．由于确认了偏心率为零时最有利于发生冰期，这时岁差的作用消失，所以这个问题自然不复存在．第2个问题是两半球冰期是否异步发生的，实质上也是岁差作用的另一种表现．原理论认为，在高偏心率期间两半球各以11 ka为周期交替发生冰期．修正后的理论既已确认冰期发生在低偏心率期间，那么两半球异步的问题自然亦不复存在[41-42]．但是，偏心率绝对为零的时间很短暂，在大多数时间，变化于0～0.06(或0.075)之间，那就是说，夏至点到底对应远日点还是近日点有利于冰期的问题和两半球是否同步的问题在大部分时间内还是存在的，只是其作用的程度不同罢了．那么我们就有了这样的概念：在偏心率主导的10万年周期的冰期—间冰期旋回中，冰期时的岁差作用微弱，而间冰期时的岁差作用强烈．所以，我们如果要关注两半球异步性，就更应当着眼于间冰期偏心率最大时岁差尺度的表现，比如5阶段5b、5d两半球山地冰川前进对比，而5a、5c、5e的植物孢粉等温暖记录更可能反映两半球异步问题，可惜这样的资料尚少．理论上说，高偏心率的间冰期期间，岁差振幅极大，而低偏心率的冰期期间，岁差振幅减小．这也是记录曲线上最显著的特征，与理论辐射曲线基本一致(全新世和11阶段例外)．

注：中间实线为同位素记录，点线为偏心率曲线；上图为δ18O曲线提取的岁差信号；下图为倾角信号.

在涉及两半球同步的问题时，我们首先需要考察两半球下垫面特征及其不同的反馈机制．几乎占据整个南极圈的南极大陆自始新世末开始形成大冰盖，因其处于最低太阳辐射区以及强烈的正反馈作用，这个大冰盖的规模自中新世以来在冰期—间冰期交替中变化不大．而北极圈内却主要为北冰洋所占据，除格陵兰外，不利于形成大冰盖．因此北半球对于冰期—间冰期反映的敏感地带主要是高纬度及其大陆架地区，所以米氏65°N曲线受到特别的重视．例如末次冰期形成的北美冰盖和亚欧冰盖就以这个纬度为主轴线而扩张，其冰量远远超过现在的南极冰盖．而15 ka前，这2个冰盖则全部瓦解．也就是说，操纵海平面大幅度升降的主要原因是北半球冰盖的消长．所以无论在北半球海洋还是南半球海洋得到的深海岩芯记录，反映的都是北半球冰量或全球海平面的变化，也自然不能据以寻求两半球异步的支持．两极冰岩芯记录也是同样的指标．唯有山地冰川可能响应区部气温从而响应所在纬度上太阳辐射量的变化．然而，近年得到的关于南安第斯山、新西南末次冰期冰川进退的年代数据，仍然显示与北半球同步的结果[43-45]．这表明，就岁差尺度而言，南半球的山地冰川进退似乎也是由北半球的辐射所决定的．这就又提出了一个能量传输及其机制的问题．截至目前，科学家们深入探讨大气圈和水圈环流的能量传输功能，前者尚涉及到CO2、CH4等温室效应，后者涉及热盐环流[46]．我们不应当忘记的是，末次冰期仍然是低偏心率导致发生的，此时岁差调节作用较小，两半球同步的可能性本来就大．

4 有待进一步研究的若干问题

总的来说，冰期天文理论尽管在解释第四纪气候环境变化上取得巨大的成功，以至于第四纪研究无Milankovitch理论而不成书．但是，仍然存在不少记录与理论之间的细节问题需要进一步探讨．本文归纳以下重要问题与读者一起关注．为便于对照，本文引用迄今恢复得比较权威的天文辐射和海洋氧同位素记录曲线来加以说明.

Berger和Loutre[39]基于多体问题的天体力学计算表明，至少从距今6 Ma以来，3个轨道参数的变化具有稳定的规律性，这3个参数互相配合产生了天文辐射曲线，从图3可以看出，辐射曲线中3种周期一贯都有清晰的显示．然而，Lisiecki 和Raymo[47]对57个深海氧同位素记录进行了技术处理和合并(图4)，显示5.3 Ma以来的海洋δ18O记录却显示截然不同的分段响应模式：41 ka周期的倾角周期在5.3～1.4 Ma期间一直是曲线主要特征；北半球冰川作用只是在2.7 Ma BP才开始大规模出现；从这时起，记录中岁差周期的反映才更加灵敏；11阶段是个偏心率很低的时期，但记录中却是冰期—间冰期振幅最大的时期，即低偏心率时期为何能够出现最大的间冰期[48](笔者认为，现在所处的间冰期—全新世也是这种情况).另外，科学家早就发现，所有记录曲线都显示，由间冰期进入冰期时同位素曲线显示经过2个周期的岁差时间，而由冰期进入间冰期时，则不需要经过2个岁差周期，而是从很低的谷底一跃而升到很高的谷顶。特别是，在所有深海同位素记录中，从距今0.8 Ma开始，10万年周期成为主要特征，这个重要的转变被称之为中更新世转型(MPT——Middle Pleistocene Transition)．这么多的细节问题的确令科学们大伤脑筋，又衍生出了许多不同的解释[49-56]，推动第四纪气候变化研究向前发展．不过，这些问题已经不属于冰期天文理论本身的问题[57]，而是地球响应系统的复杂问题，本文不再赘述．

图3 6 Ma以来65O纬度上7月中辐射变化[39]

图4 57个深海钻孔记录的530万年以来氧同位素曲线[25]

总而言之，经过众多科学家长期探索共同创立的冰期天文理论堪称为第四纪气候环境研究中的“进化论”、“板块理论”，它将不断刷新第四纪科学，对我们认识未来长尺度环境变化有深刻的指导意义．

参考文献：

[1] Krüger T. Die Entdeckung der Eiszeiten. Internationale Rezeption und Konsequenzen für das Verständnis der Klimageschichte[M].Basel:Schwabe Verlag,2008:213.

[2] Frakes L A. Climates throughout geologic time[M]. Amsterdan: Elsevier Science Ltd ,1979.

[3] Zachos J C, Pagani M, Sloan L, et al. Trends, rhythms, and aberrations in global climate 65Ma to present[J]. Science, 2001, 292:686-693.

[4] Agassiz L. Études sur les glaciers[M]. Neuchtel: Privately published，1840.

[5] Geikie J. The great ice age and its relation to the antiquity of man?[M]. London：W Isbister, 1874.

[6] Penck A, Brückner E. Die Alpen im Eiszeitaler (vol 3)[M]. Leipzig: C H Tauchnitz, 1909.

[7] 李炳元,李吉均,崔之久,等.青藏高原第四纪冰川遗迹分布图(1∶3 000 000)及说明[M]. 北京:科学出版社,1991:1-20.

[8] Adhémar J. Révolutions de la mer[M]. Paris: Privately published, 1842.

[9] Imbrie J, Imbrie K P.Ice ages：Solving the mystery[M]. Cambridge: Harvard University Press，2000.

[10] Croll J. On the excentricity of the earth’s orbit, and its physical relations to the glacial epoch[J].Philosophical Magazine, 1867,33:119-131.

[11] Croll J. Climate and time[M]. New York：Appleton & Co, 1875.

[12] Newcomb S.The Stars: A study of the universe[M]. New York: G.P. Putnam′s Sons，1901.

[13] Milankovitch M. Kanon der Erdbestrahlung und seine Andwendung auf das eiszeitenproblem[J]. Belgrade: Serbian Academy of Science, 1941.

[14] Köppen W，Wegener A. Die Klimate der Geologischen Vorzeit[M]. Berlin: Gebruder Borntraeger, 1924.

[15] Urey H C.The thermodynamic properties of isotopic substances[J].Journal of the Chemical Society (Resumed),1947:562-581.

[16] Emiliani C. Pleistocene temperature[J]. The Journal of Geology,1955:539-578.

[17] Broecker W S, Thurber D L, Goddard J, et al. Milankovitch hypothesis supported by precise dating of coral reefs and deep-sea sediments[J]. Science, 1968,159:1-4.

[18] Broecker W S, Donk J V. Insolation changes, ice volumes, and the O18record in deep-sea cores[J].Reviews of Geophysics and Space Physica，1970,8:169-197.

[19] Kukla G J.Loess stratigraphy of central Europe[C]∥Butzer K W, Isaac G L. After the Australopithecines.Mouton:The Hague,1975:99-188.

[20] Shackleton N J, Opdyke N D. Oxygen isotope and paleomagnetic stratigraphy of Equatorial Pacific core V28-238: Oxygen isotope temperature and ice volumes on a 105year and 106year scale[J]. Quaternary Research,1973,3(1):39-55.

[21] Shackleton N J, Imbrie J, Hall M A. Oxygen and carbon isotope record of East Pacific core V19-30: Implications for the formation of deep water in the late Pleistocene North Atlantic[J].Earth and Planetary Science Letters, 1985,65(2):233-244.

[22] Mix A C, Le J, Shackleton N J. Benthic foraminiferal stable isotope stratigraphy from Site 846: 0-1.8 Ma[C]∥Proceedings of the Ocean Drilling Program, Scientific Results, 1995, 138: 839-847.

[23] Venz K A, Hodell D A. New evidence for changes in Plio-Pleistocene deep water circulation from Southern Ocean ODP Leg Site 1090[J]. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology,2002, 182:197-220.

[24] Hall I R, Mccave I N, Shackleton N J, et al. Intensified deep Pacific inflow and ventilation in Pleisto-cene glacial times[J].Nature,2001,412:809-812.

[25] Lisiecki L E, Raymo M E. A Pliocene-Pleistocene stack of 57 globally distributed benthicδ18O records[J]. Paleoceanography,2005,20(1): 17pp.

[26] Hodell D,Crowhurst S,Skinneret L,et al. Response of Iberian Margin sediments to orbital and suborbital forcing over the past 420 ka[J]. Paleoceanography,2013,28(1):185-199.

[27] Liu T S,An Z S,Yuan B Y,et al.The loess-paleosol sequence in China and climatic history[J].Episodes,1985,8(1):21-28.

[28] Petit J R,Jouzel J,Raynaud D,et al.Climate and atmospheric history of the past 420,000 years from the Vostok ice core, Antarctica[J]. Nature,1999, 399:429-436.

[29] EPICA community members. Eight glacial cycles from an Antarctic ice core[J]. Nature,2004,249:623-628.

[30] Hays J D,John I, Shackleton N J. Variations in the earth’s orbit: Pacemaker of the ice ages[J]. Science, 1976,194:1121-1132.

[31] Berger A.The spectral characteristics of pre-Quaternary climatic records, an example of the relationship between the astronomical theory and geo-sciences[J].Climate and Geo-Sciences,1989,285:47-76.

[32] Berger A. Astronomical theory of paleoclimates and the last glacial-interglacial cycle[J]. Quaternary Science Reviews, 1992,11:571-581

[33] Imbrie J,Imbrie J Z. Modeling the climate response to the orbital variations[J]. Science,1980,207: 943-953.

[34] Oerlemans J. Model experiments on the 10000-Yr glacial cycle[J].Nature,1980,287:334-338.

[35] Birchfied G E,Johannes W,Albert T L.A paleoclimate model of northern hemisphere ice sheets[J].Quaternary Research, 1981,15(2):126-142.

[36] Saltzman B. Carbon dioxide and theδ18O record of late-Quaternary climatic change: A global model[J]. Climate Dynamics,1987,1(2):77-85.

[37] Berger A,Loutre M F,Tricot C. Insolation and earth’s orbital periods[J]. Journal of Geophyical Research,1993,98(6): 10341-10362.

[38] Berger A.Long-term climatic variations[M].Berlin:Spring Verlag,1994:107-151.

[39] Berger A,Loutre M F.Insolation values for the climate of the last 10 million years[J].Quaternary Science Reviews, 1991,10: 297-317.

[40] Kukla G J. Insolation and glacials[J]. Boreas,1972,1(1):63-96.

[41] 周尚哲.冰期天文理论研究中的几个问题[J].冰川冻土，1994,16(1):85-92.

Zhou S Z.Some problems on the research of astronomical theory of Ice age[J]. Journal of Glaciology and Geocryology, 1994,16(1): 85-92.

[42] 周尚哲.第四纪冰期与地球轨道偏心率之再研究[M]∥中国地理学会地貌与第四纪专业委员会.地貌环境发展.北京:中国环境科学出版社，1999:105-109.

[43] Coronato A, Meglioli A, Rabassa J. Glaciation in the Magellan straits and Tierra del Fuego, southernmost South America[M]∥Ehlers J,Gibbard P. Quaternary Glaciations-Extent and Chronology,Part Ⅲ, 2004:45-48.

[44] Zech R,May J H, Kull C, et al. Timing of the late Quaternary glaciation in the Andes from ～15 to 40°S[J].Journal of Quaternary Science, 2008,23(6/7):635-647.

[45] Brook M S,Shulmeister J,Crow T V H,et al.First cosmogenic10Be constraints on LGM glaciation on New Zealand′s North Island: Park Valley, Tararua Range[J].Journal of Quaternary Science,2008,23(8): 707-712.

[46] 丁仲礼. 米兰能科维奇冰期旋回理论：挑战与机遇[J].第四纪研究，2006,26(5):710-717.

Ding Z L. The milankovitch theory of pleistocene glacial cycles: Challenges and chances[J].Quaternary Sciences, 2006,26(5):710-717.

[47] Lisiecki L E,Raymo M E.Plio-Pleistocene climate evolution:Trends and transitions in glacial cycle dynamics[J]. Quaternary Science Reviews,2007,26:56-69.

[48] Lebreiro S M.Plio-Pleistocene imprint of natural climate cycles in marine sediments[J].Boletín Geológic-oy Minero,2013,124(2):283-305.

[49] Imbrie J,Berger A,Boyle E A,et al.On the structure and origin of major glaciation cycles 2.The 100,000-year cycle[J].Paleoceanography,1993,8(6):699-735.

[50] Mudelsee M,Schulz M. The Mid-Pleistocene climate transition: Onset of 100 ka cycle lags ice volume build-up by 280 ka[J]. Earth and Planetary Science Letters,1997,151(1/2):117-123.

[51] Clark P U, Pollard D. Origin of the middle Pleistocene transition by ice sheet erosion of regolith[J].Paleoceanography,1998,13(1):1-9.

[52] Clark P U,Archerb D,Pollard D, et al.The middle Pleistocene transition: Characteristics,mechanisms,and implica-tions for long-term changes in atmospheric pCO2[J].Quaternary Science Reviews,2006,25(23/24):3150-3184.

[53] Berger A,Mélice J L,Loutre M F.On the origin of the 100-kyr cycles in the astronomical forcing[J].Paleoceano-graphy, 2005,20(4)： 17pp.

[54] Tziperman E,Gildor H. On the mid-Pleistocene transition to 100-kyr glacial cycles and the asymmetry between glaciation and deglaciation times[J]. Paleoceanography, 2003,18(1)：8pp.

[55] Head M J,Gibbard P L.Early-middle Pleistocene transitions: An overview and recommendation for the defining boundary[M]∥Head M J, Gibbard P L. Early-middle Pleistocene transitions: The land-ocean evidence. London: The Geological Society, 2005,247:1-18.

[56] Marra F.Cumulated insolation: A simple explanation of Milankovitch’s forcing on climate changes[J]. Climate of the Past, Discussion，2013,9:5553-5568.

[57] Berger W H. Milankovitch theory-hits and misses[R/OL]. (2012-01-16)[2014-01-15]. http:∥escholarship.org/uc/item/95m6h5b9.