第四纪末次间冰期—冰期的气候变化和驱动机制

包浪　李海平

摘要：重建第四纪环境使环境演变的时间框架可以建立起来，结合地层层序，可正确的解释地质沉积记录的环境信息，并将这些分散的地质信息记录进行对比。关于第四纪末次间冰期一冰期（130-10KaBP）的气候旋回的研究能比较详细的运用这些不同的方法和手段。本文通过对末次间冰期一冰期的气候环境的描述，分析此种气候旋回的驱动机制。

关键词：末次间冰期-冰期；气候变化；气候旋回；驱动机制

1.引言

在18世纪末至19世纪早期，欧洲研究者依据阿尔卑斯山和斯堪的纳维亚山地冰川堆积物和基岩、漂砾上发现冰川擦痕远离现代冰川的分布情况，提出了“冰期理论”。最著名的是Penck和Bmckner（1909）对阿尔卑斯4次冰期（玉木、里斯、民德和贡兹）划分规模影响很大。

近年来对深海沉积有孔虫壳体中与冰量变化有关的氧同位素测定与古地磁测年法结合的研究，确定了称为深海氧同位素阶段（MIS）的多次冷期和暖期的交替存在及与之对应的米兰科维奇学说的验证和发展，大大更新了冰期的理论。

在过去的几十年里对末次间冰期一冰期的环境变化进行了大量的研究，积累了丰富的陆地化石、极地冰川和深海沉积氧同位素序列等反映环境变化信息。在这个时间段内，地球经历了暖期和冷期以及一些持续时间较短的气候波动（冰阶和间冰阶），这些环境的演变可以运用各种地质测年的方法来提供过去130KaBP相对可信的证据。

2.第四纪末次间冰期的气候变化

2.1气候状况

末次间冰期的开始表现约130KaBP，结束于约75KaBP，在世界各地有不同的名称，在阿尔卑斯山称为里斯-玉木间冰期，在中国东部称为庐山-大理间冰期。这段时候的气候状况，在深海沉积物、冰芯氧同位素曲线和孢子花粉记录和海平面变化曲线上都有比较明显的反映。大量气候替代性指标表明末次间冰期最暖时，北半球中纬度到高纬度的气候比现代要明显的温暖。

2.2温度记录

古植物的记录表明当时在欧洲和北美存在着大范围的森林。来自法国和德国西北部的孢粉记录表明当时的年平均气温比现代要高1-2℃：来自挪威西部、荷兰和意大利的古植物记录表明当时夏天的温度要高于现代2℃：而大西洋加拿大当时的温度至少要比现代高4℃。

2.3生物群演变

世界各地末次间冰期的植被与全新世的植被有很多相似之处。在西欧的若干标准地点里，孢粉分析表明当时都具有大西洋混交栎林植被。在我国末次间冰期里的南方和北方动物群有着较大的差异。北方的主要是丁村人动物群，其中森林型喜暖动物成分较多，草原型和喜冷动物较少。而在南方此时生活的是含有智人化石的大熊猫一剑齿象动物群，主要发现在广东和广西的一些洞穴中。

3.末次冰期的气候变化

3.1定义

末次冰期发生距今75-10KaBP之间，中欧称为玉木冰期，在中国东部称为大理冰期或者太白冰期，在珠穆朗玛峰地区称为珠穆朗玛冰期。在距今60-30Ka年末次冰期，出现一个间冰阶使该冰期分裂成两个阶段，第一个阶段在珠穆朗玛峰地区称为基龙寺阶段或者珠穆朗玛冰期I，距今约75-60Ka年；第二阶段为绒布寺阶段或这珠穆朗玛冰期Ⅱ，距今约30-13Ka年，其降温幅度比第一阶段更大，极盛期在距今18Ka年。

3.2气候变化

在末次冰期间，全球气候变化整体趋势是寒冷时期，有大规模的全球冰流扩张，海平面的大幅度降低。下面以全球冰流扩张和海平面降低两方面为例，分析末次冰期的气候特征。

末次冰期在海洋上主要表现为海平面大幅度的降低，大陆架出露成陆。在此期间，巨大的冰体在陆地堆积，海水蒸发损失得不到补充，导致海平面大幅度下降。然而，末次冰期的海平面应该不是稳定不变的。在这段时间，我国出现了两次海侵，说明在末次冰期期间有小规模的回暖现象。

4.促发机制

可知130Ka以来末次间冰期一冰期的环境发生了变化，根据现有的地质信息记录可以表明末次间冰期一冰期的环境演变，而此种气候旋回演变的促发机制也成了第四纪冰期讨论的重点。总的来说，气候演变的推动机制主要有两个方面；一是地球外部因素，即天文变化过程的驱动影响：另一方面是由陆地一海洋-大气系统中的一些过程的地球内部因素驱动。

4.1天文因素

气候变化的天文因素，经常被称为米兰科维奇假说。该理论以地球轨道参数的变化，导致其接受太阳辐射量的变化来解释气候波动的原因。米兰柯维奇详细研究了地球軌道偏心率、黄道面倾斜和岁差等地球轨道参数的长期变化与地面所接受太阳幅射量之间的关系。地球轨道偏心率的增大，日地距离远，导致气候变冷。黄道面倾斜与岁差也做周期变化，影响气候以另外的频度和幅度作周期性变化，黄道面倾斜的平均周期为41000年，岁差的平均周期为22000年。由于上述地球轨道参数的变化，都会引起地球接受太阳辐射量的变化及地球气侯的周期性变化。

4.2内部因素

气候变化的内部因素主要有陆地-海洋-大气系统的一些过程以及其反馈循环机制影响。

区域气候是与海洋环流紧密联系在一起的。如西欧大部分地区相对较为温和，与相同纬度带的加拿大东部地区的严峻的气候条件形成鲜明的对比。结语：本文讨论了过去130KaBP以来第四纪末次间冰期-冰期的气候变化现象，讨论了这一时期对全球间冰期-冰期气候旋回的驱动因素。现在普遍认为，米兰科维奇驱动的太阳辐射变化是冰期-间冰期旋回的一个主要驱动因素，但是叠加在其上的是一系列的内部反馈机制，包括海洋运输，反射效应以及地球各个圈层之间的气体交换。其问各个部分之间相互影响机制的复杂难题有待第四纪工作者进一步的探讨。