Buzul Çağı

Buz çağı ya da daha net tanımıyla buzul çağı, buzul çağları veya pleistosen Yeryüzü ve atmosfer sıcaklığının uzun süren bir dönem boyunca azalarak kıtasal, kutup ve alp buzullarının genişlemesi ve varlığını sürdürmesidir. Dördüncü Zaman'ın Yeryüzündeki toprakların %30'undan fazlasının buzlarla kaplandığı bir dönemidir ve Pliyosen Çağ ile Holosen Çağ arasında yer almaktadır. Yunanca "eski" anlamına gelen pleistos ve "yeni" anlamındaki kainos kelimelerinin birleştirilmesinden oluşmuştur. Uzun süren buzul çağı dönemi boyunca soğuk iklimin kendi başına eğilimi buzullaşma periyotları (veya kısaca buzullar veya konuşma dilinde buz çağı) olarak adlandırılmış ve aralıklı olarak ortaya çıkan ılıman iklim dönemleri için buzullaşmalararası terimi kullanılmıştır. Günümüzden yaklaşık 2.5 milyon yıl önce başlayan pleistosen döneminde başlayan buzul çağları bundan yaklaşık 10.000 veya 14.000 yıl önce sona ermiş ve içinde bulunduğumuz Holosen çağı başlamıştır.
Buzuloji, buz çağı terimi ile kuzey ve güney yarıkürede ortaya çıkan yoğun buz katmanları (da) ifade edilmektedir. Bu tanımlamaya istinaden, halen Grönland, Arktik ve Antarktika buzulları var olduklarından dolayı; 2.6 milyon yıl önce pleistosen adı verilen dönemde başlayan buzul devrini yaşamakta olduğumuzu söyleyebiliriz. Ancak içinde bulunduğumuz dönemde buzullar erimeye devam ettiğinden bir buzul sonrası dönem yaşamaktayız.
Günümüzden yaklaşık olarak 18 bin yıl önce en üst noktasına erişen "son buzul çağı" olan vürm bundan yaklaşık olarak 10.000 yıl önce sona erdi ve yerküre ısınmaya başladı. Bu ısınma süreci halen devam etmektedir. Doğal döngünün devam etmesi halinde Yeryüzünün yeniden soğumaya başlamış olması gerekirken insanın kullandığı fosil yakıtlar, karbondioksit, metan vb. sera gazlarının salınımı nedeniyle atmosfer ısısının artışına bağlı küresel ısınma devam ettiğinden en azından yakın bir gelecekte bir buzul devri öngörülmemektedir.
Pleistosen olarak da adlandırılan buzul çağları dördüncü zaman olan kuaternerin ilk ve en uzun evresidir. Buzul çağında kuzey yarıkürenin büyük bir kısmının buzullarla kaplı olduğu, dünyanın diğer kısımlarındaysa soğuk (buzullaşma/glacial) ve ılıman (buzullaşmalararası/interglacials) iklimlerin birbirini izlemekte olduğu düşünülmektedir. Buzul çağlarında buzullar kuzeyden güneye doğru yayıldıkça memeliler de güneye (veya daha düşük enlemlere) doğru ilerlemiştir.

Buz çağı teorisinin ortaya çıkışı

1742'de, Cenova'da yaşayan, mühendis ve coğrafyacı Pierre Martel (1706-1767) Savoy'daki Alpler'de bulunan Chamoniks vadisini ziyaret etti. Bundan iki yıl sonra bu gezisinin bir özetini içeren bir değerlendirme açıklaması yayımladı. Vadideki yerleşimci canlıların buzulların yer değiştirmesiyle ortaya çıkan bir dağılım gösterdiğini ve bu göstergeye göre de günümüz buzullarının bir zamanlar çok daha ileriye doğru uzanmakta olduklarını öne sürdü.   
Daha sonra, Alplerin bulunduğu değişik bölgelerden benzer raporlar açıklandı. 1815'te, marangoz ve dağ keçisi avcısı Jean-Pierre Perraudin (1767-1858), İsviçre kantonlarından Valais'de bulunan Val de Bagnes'te gördüğü kararsız buzul kaymasıyla yer değiştirerek bölgeye gelen kopmuş kaya parçaları buzulların bir zamanlar daha ileride olduğunu işaret ediyordu. Bernese Oberland'de, Meiringen'li ağaç kesimiyle uğraşan bir kişi İsviçre-Alman jeoloğu Jean de Charpentier (1786-1855) ile 1834 yılındaki görüşmesinde benzer bir düşünceyi savundu. Aynı konu hakkında, İsviçre'de Valais'teki Val de Ferret ve batı İsviçre'deki Seeland'de yapılan karşılaştırmalı çalışmalar  ve Goethe'nin bilimsel araştırmaları bilinmektedir. Bu tür çalışmalar dünyanın başka değişik yerlerinde de yapılmıştır. Bavyeralı doğa bilimcisi Ernst von Bibra (1806-1878) 1849-1850 yılları arasında Şili Andlar'da, bölge sakini yerlilerinin buzulların önceki hareketlerine atfettikleri buzultaşı (moren) fosilini ziyaret etmiştir.
Bu arada, Avrupalı akademisyenler bazı maddelerin dağılımına neyin neden olduğunu merak etmeye başlamıştılar. 18. yy.'ın ortalarından itibaren bazıları buna buzulların  sürüklenmesinin yol açmış olabileceğini öne sürdüler. İsveçli maden uzmanı Daniel Tilas (1712-1797), 1742'de, İskandinavya ve Baltık bölgelerindeki buz denizi üzerinde sürüklenen buzulların bu dağılıma yol açmış olabileceğini öne süren ilk kişi oldu. 1795'te, İskoç filozof ve doğa bilimcisi James Hutton (1726-1797), Alpler'de bulunan dağılmış kaya parçalarının buzulların hareketiyle sürüklenişini açıkladı. Yirmi yıl sonra, 1818'de, İsveçli bitki bilimcisi Göran Wahlenberg'in (1780-18519), İskandinav Yarımadası'nda buzulların sürüklenmesi teorisini anlatan eseri yayımlandı. Buzullaşmanın bölgesel bir fenomen olduğu üzerinde durdu. Ondan sadece birkaç yıl sonra Danimarka-Norveçli jeolog Jens Esmark (1763-1839) dünya çapında oluşan bir dizi bu çağlarından bahsetti. 1824'te yayımlanan bir gazete makalesinde, Esmark buzullaşma değişimlerine iklim değişimlerinin (bkn: iklimbilim) yol açtığını anlattı. Bu iklim değişimlerini, Yeryüzü yörüngesindeki değişmelerin yol açmış olması teziyle açıklamaya çalıştı.
İzleyen yıllarda, Esmark'ın düşünceleri tartışıldı ve kısmen İsveç, İskoç ve Alman bilimcilerce devralındı. Norveçli buzul çağı uzmanı profesör Bjørn G. Andersen'in 1992'de yaptığı yorumlarına göre Edinburgh Üniversitesi'nden Robert Jameson (1774-1854), Esmark'ın düşüncelerine göreceli biçimde açık göründüğünü belirtti. Jameson'ın İskoçya'daki antik buzullarla ilgili tespitleri çok büyük bir olasılıkla Esmark etkisiyle oluşmuştu. Almanya', Dreissigacker'de ormancılık profesörü Albrecht Reinhard Bernhardi (1797–1849), Esmark'ın teorisini doğru kabul etti. 1832'de yayımlanan bir gazete makalesinde, Bernhardi eski kutup tepeciklerinin Yeryüzünün ılımanlaşan bölgelerine doğru kayma yaparak ulaştığı kurgusunu açıkladı.
Bu tartışmalardan bağımsız olarak, İsveçli inşaat mühendisi Ignaz Vanetz  (1788-1859), 1829'da, Jura Dağları ve Kuzey Almanya Ovası yakınlarındaki bölge yapısına uygun olmayan kopmuş kaya parçası dağılımlarının varlığını dev buzullarla açıkladı. Yazısını İsviçre Doğal Bilimler Akademisi'nde okuduğunda bilimcilerin çoğunluğu şüpheci kaldılar. Sonunda, Vanetz arkadaşı Jean de Charpentier'i teorisine ikna etmeyi başardı. De Charpentier, Vanetz'in düşüncesini Alplerin buzullaşması ile sınırlayarak bir teoriye dönüştürdü. Düşünceleri Wahlenberg'in teorisine benziyordu. Gerçekte, her iki bilimci de erken tarih hakkında aynı volkanistik varsayımı veya de Charpentier 'in yaklaşımını platonist varsayımlara tercih ediyordu. 1854'te, de Charpentier makalesini İsviçre Doğal Bilimler  Akademisyenleri önünde okudu. O günlerde, Alman botanikçi  Karl Friedrich Schimper (1803–1867), Bavyera Alpler'i yaylalarındaki sürüklenmiş kaya parçaları üzerinde yetişen yosun öbekleri üzerinde çalışma yapıyordu ve bu dev boyuttaki kayaların nereden gelmiş olabileceğini merak ediyordu. 1835 yaz iklimi boyunca Bavyera Alpleri'nde bazı kısa süreli yolculuklar yaptı. Schimper, Alplerin yaylalarındaki kopmuş kaya parçalarının buzul tarafından taşınmış olabileceği sonucuna geldi. 1835'i 1836'ya bağlayan kış boyunca Münih'te bir dizi konferans verdi ve soğuk bir iklim ve donmuş suyla yok olan bir küresel etkinlikteki zaman diliminin var olması gerektiği varsayımını açıkladı.
Schimper, 1836 yılının yaz aylarını Beks yakınlarındaki Devens'te bulunan İsviçre Alpleri'nde üniversiteden eski arkadaşı Louis Agassiz (1801–1873) ve Jean de Charpentier ile geçirdi. Schimper, de Charpentier ve muhtemelen Vanetz; Agassiz'i bir buzul dönemi olduğuna ikna ettiler. 1836/7 kışı boyunca Agassiz ve Schimper bir buzullanma sekmeleri teorisini geliştirdiler. Bu teoriyi hazırlarken büyük ölçüde Goethe, Vanetz, Charpentier ve oradaki alan çalışmalarından elde ettikleri üzerinde biçimlendirme yaptılar. Agassiz'in de o esnada Bernhardi'nin makalesiyle benzer düşüncede bulunduğunu gösteren işaretler bulunmaktadır. 1837'nin başlarında Schimper buz veya buzul çağı anlamına gelen "Eiszeit" terimini icat ederek ileri sürdü. 1837 Haziran'ında, Agassiz; Neuchâtel'deki olağan yıllık İsveç Doğal Bilimler Akademisi Buluşması önünde birlikte hazırladıkları sentezin sunumunu yaptı. Dinleyiciler, yeni teorinin o güne kadar kurgulanmış iklim teorileriyle çelişkili bulunması nedeniyle oldukça fazla eleştirili (veya) hatta karşıt olarak değerlendirilebilecek bir tutum içinde oldular. Çağdaşları olan bilimcilerin büyük bir kısmı (ateş halinden) ergimiş bir yerküre olarak doğduğu andan itibaren (sabit bir hızla) tedrici olarak soğumakta olduğunu düşünmekteydiler.
Bu ret edilişin üstün gelmesi üzerine, Agassiz jeolojik alan çalışmasına başladı. Buzullar Üzerine Çalışma (Études sur les glaciers) adlı kitabını 1840'ta yayımlattı. De Charpentier 
De Charpentier, bununla aynı zamanda Alplerdeki buzullaşma hakkında hazırlamakta olduğu bir kitabı da piyasaya çıkardı.  De Charpentier, Agassiz'e buzul araştırması derinliğini sunan kişi olmasından ötürü Agassiz'nin kitabında kendisi hakkında yer vermesinin gerektiğini hissetmişti. Bunun yanı sıra, aralarındaki kişisel çekişme nedeniyle Agassiz kitabında Schimper'den bahsetme konusunu es geçmişti.
Tümüyle birlikte, buz çağı teorisinin kabul görmesi için birkaç on yıl geçti. James Croll'un 1875'te, buz çağlarının nedenleri hakkında güvenilir açıklamalar getiren Jeolojik İlişkileriyle İklim ve Zaman adlı eserinin yayımlanması da dahil olmak üzere Croll'un çalışmalarını izleyen 1870'lerin ikinci yarısından sonra uluslararası bir ölçekte kabul gördü.

Başlıca buz çağları

Yeryüzü geçmişinde en azından beş başlıca buz çağı bulunmaktadır. Bunlar: Huronian, Cryogenian, Andean-Saharan, Karoo Buz Çağı ve Kuaterner buzullaşmasıdır. Bunların dışında kalan bir dönemde, Yeryüzünün  yüksek enlemlerinde (kutuplara yakın yerlerinde) dahi buzulların olmadığı zaman olmuştur.
Bir buz çağının iyice oluşmuş olduğu Huronian adı verilen çağ, bundan yaklaşık 2.4 ile 2.1 milyar yıl önce erken Proterozoik Devir'de çok uzun sürede biçimlenmiştir. Huronian Supergroup'tan birkaç yüz km. ve Huron Gölü'nün kuzey kıyısından 10–100 km kuzey yönüne doğru Sault Ste. Marie'den Sudbury'ye kadar, Huron Gölü'nün kuzeydoğu kıyısı günümüzde buzulların sürükleyip bıraktığı çakıl ve kumla karışık balçık yatakları, damlataşları (dropstone), iklimsel birikimlerin oluşturduğu tabakalar (valve) ve akan suyun yıpratarak aşındırdığı temel kayalıklarla doludur. Birbiriyle karşılıklı ilişkisi bulunan Huronian birikintileri Michigan, Markutte yakınlarında bulunmuştur ve Batı Avustralya'daki paleoproterozik dönem buzul birikintilerinde değişkenlerin birbiriyle bağlantısı yapılmıştır.
Bundan sonraki iyi derecede belgelenmiş buz çağı belki de büyük olasılıkla en şiddetli (soğuk) geçmiş olanı 850 ile 630 milyon yıl önce yaşanan cryogenian adı verilen periyottur ve bu dönemde Yeryüzünün yer yer ekvator bölgesine kadar ulaşabilen buzul tabakalarından oluşan bir kartopu (bknz: Kartopu dünya) ile kaplanmış olabileceği düşünülmektedir. Muhtemelen volkanlarca üretilen CO2 gibi sera gazlarının birikmesiyle sonlanmıştır. "Karaların üzerindeki buzulların ve okyanus üzerindeki buzul kütlelerinin varlığı; günümüzde CO2in iki temel çökelticisi olan hem silikatın havayla aşınımını hem de fotosentezi kısıtlayacaktı. Cryogenian çağının sonlanmasından itibaren Ediacaran ve Kambriyen patlaması ortaya çıkmıştır. (Kambrien/kambriyen paleozoik devrin ilk bölümüdür.) Bu sunum modeli yeni ortaya çıkan ve üzerinde ihtilafların bulunduğu modeldir.
Andean-Saharan dönemi 460 ile 420 milyon yıl öncesi aralığında, Geç Ordovisyen ve Silüryen boyunca meydana gelmiştir.
Toprak bitkilerinin Devonian periyotu içinde evrilmesi uzun süreli olarak oksijen düzeylerinde bir yükseliş ve CO2 düzeylerinde azalma ortaya çıkarmış ve Karoo Buz Çağı adı verilen dönemin başlamasıyla sonlanmıştır. Bu çağa Karoo adı verilmesinin nedeni Güney Afrika'da Karoo bölgesinde buzul bırakıntılarının bulunmasıdır. Karoo çağının özellikleri Karoo'da bulunan bırakıntılardan elde edilen bulgulardan elde edildiğinden bu bölgenin adı bahse konu zaman dilimine verilmiştir. 360 ile 260 milyon yıl öncesi aralığında Carboniferous ve erken Permian Periyotları boyunca Güney Afrika üzerinde geniş kutup buzul tepeleri bulunuyordu. Arjantin ve  antik üstkıta Gondvanaland'dan elde edilen bulgular arasındaki karşılıklı bağlantılar bilinmektedir.
Kuaterner buzullaşması veya Pliyosen-Kuvaterner buzullaşması bundan yaklaşık 2.58 milyon yıl önce geç Pliocene boyunca Kuzey yarıkürede buz tabakaları yayılım gösterdiğinde başlamıştır. Ondan itibaren, dünya buzul periyotu adı verilen; 40.000 ve 100.000 yıllık zaman aralıklarında ilerleyen ve geri çekilen buzullaşma döngüleri yaşamaya başlamıştır. Yeryüzü günümüz itibarıyla bir buzullararası periyot yaşamaktadır ve son buzul periyotu bundan yaklaşık 10.000 yıl önce sona ermiştir. Buzul örtülerinden kalanların tümü; Grönland ve Antarktik Buzulu ve bunlardan daha küçükleri Baffin Adasında bulunan gibidir.  
Buz çağları yer ve zaman itibarıyla daha ileri biçimlendirmeler yoluyla bölümlendirilebilmektedir. Örneğin, Riss (günümüzden 180.000-130.000 yıl önce) ve Würm (70.000-10.000 yıl önce). Buzulun en geniş biçimi bütün bir aralık boyunca sürmemektedir. Her bir buzulun oluşturduğu yıpratma etkisi ondan önceki buz katmanlarında bulunan kanıtları neredeyse tümüyle silmektedir. Bu durumun istisnası ise sonraki dönemde oluşan bir buzulun bir öncekinin üzerini tümüyle kaplamamış olduğu ender bölgeler olmaktadır.

Buzullaşma ve buzullaşmalararası çağ

Buz çağları (ya da en azından devam eden biri) boyunca, daha sıcak ve daha şiddetli periyotlar meydana geldi. Daha soğuk periyotlara buzul periyotları, Eemian gibi daha ılımlı periyotlara buzullararası (interglacial) adı verilmektedir.
Buzul periyotları, Yeryüzünün büyük çoğunluğunu, geniş toprakları kaplayan ve kutuplardan düşük enlemlere doğru genişleyen deniz buzulu kütlelerinin oluştuğu daha soğuk ve daha kuru iklimlerle karakterizedir. Dağ buzulları, diğer durumda buzullaşmamış alanlar daha düşük karlanma hattı yüzünden daha düşük yüksekliklere doğru genişler. Geniş miktarda suyun su seviyesi üzerindeki buzul tepeciklerini oluşturması nedeniyle su seviyeleri azalma gösterir. Okyanus suyu dolaşımının buzul kütleleri nedeniyle kesintiye uğradığına dair kanıtlar bulunmaktadır. Yeryüzü arktik ve antarktik buzullarına sahip olduğundan, halen minimum düzeyde bir buzul çağı yaşıyoruz. İki buzul döneminin arasında kalan iklim dönemine buzullaşmalararası denilmektedir. Buzullaşma ve buzullaşmalararası periyotlar Yeryüzü yörüngesinde Milankovitch Döngüsü adı verilen değişimlerle eş zamanlıdır.
Yeryüzü, 11.000 yıldan daha fazla bir süreden bu yana Holosen adlı buzullararası bir periyotu yaşamaktadır. Günümüzde yaygın kabul gören biçime göre buzullararası dönem yaklaşık 12.000 yılda sona erecek olup bu durum halen devam eden bir soru işareti olarak beklemektedir. Örneğin, Doğa adlı bir makalede içinde bulunduğumuz döneme benzer bir buzullararası periyotun 28.000 yıl sürdüğü savunulmaktadır. Yörüngesel baskı (orbital forcing)'de tahmini değişmeler; insan etkisiyle oluşan küresel ısınma devam etmese bile gelecek buzul çağının bundan en az 50.000 yıl sonra başlayacağını öne sürmektedir. (bknz: Milankoviç Döngüsü). Üstelik, sera gazlarının artışından ortaya çıkan insan kaynaklı antropojenik zorlama fosil yakıtların yoğun kullanımı devam ettiği sürece yörüngesel baskılamadan ağır gelebilecektir.

Buzul periyotlarının olumlu ve olumsuz geri bildirimleri

Her bir buzul periyotu onu daha sert (daha soğuk) yapan olumlu geri beslemeye maruz/tabi bulunmakta ve (ne kadar geç olsa da her durumda) en sonunda her periyotun sonlandığı olumsuz geri besleme konusunu oluşturmaktadır. Her bir buzul periyotu ona daha sert ve olumsuz geri beslemeyi getiren ve (bugüne kadar olduğu gibi her durumda) en sonunda onu sonlandıran olumlu geri beslemeye tabidir.

Olumlu geri besleme süreçleri

Buz ve kar Yeryüzünün beyazlık miktarını yükseltir, y.n. bundan sonrası; güneş enerjisinin daha fazla yansıması ve daha az emilimidir. Bu nedenle hava sıcaklığı düştüğünde, buz ve kar yağışı büyür ve ortaya çıkan bu olumsuz geri besleme mekanizması ile rekabet edecek kuvvet sistemi dengeye ulaştırıncaya kadar artı etkiyle sıcaklık düşmeye devam eder. Ek olarak, buzulların yayıldığı kuzey (boreal) ormanlarındaki azalış beyazlanmayı arttırır.
Bir başka teori 1956'da Maurice Ewing ve William L. Donn tarafından öne sürüldü. Bu hipoteze göre, buzların bulunmadığı bir arktik okyanusunda kar yağışı miktarı daha fazla olmalıdır. Bir kere düşük sıcaklıktaki buzlar okyanusu kapladığında o alanda  deniz suyundan daha az miktarda buharlaşma veya yükselme (sublimation/fizik) olur ve kutup bölgeleri; orta enlemdeki çöllerle mukayese edilebilir biçimde yağış miktarı azlığı nedeniyle kurumaya başlar. Bu ortaya çıkan düşük yağış miktarı durumu kutup enlemleri kar yağışını yaz mevsimi boyunca eritir. Buzla kaplı olmayan bir arktik okyanusu uzun süren yaz günleri boyunca  güneş radyasyonunu emer ve buzla kaplı bir denize göre Arktik atmosferine daha fazla miktarda buharlaşma getirir.
Daha yüksek bir yağış miktarıyla düşen karın bazı kısımlarda yaz boyunca erimemesi mümkündür ve böylece daha alt rakımlarda ve daha güney enlemlerde, Yeryüzü beyazlaşması nedenli olarak karasal alan üzerindeki sıcaklığın düşmesi yukarıda belirtildiği gibidir. Bundan başka, bu hipotez altında okyanus suyu içindeki tampon buzul kütlelerinin eksikliği, Arktik ve Kuzey Atlantik Okyanusu arasında daha çok miktarda su sirkülasyonu oluşturur; soğuk arktik suları ılınırken, ona göre daha ılımlı olan Kuzey Atlantik suları soğuklaşır. (Küresel ısınmanın yol açtığı mevcut sonuçlar Arktik Okyanusun 5-20 yıl arasında geniş ölçüde buzulsuzlaşacağını içermektedir.) Ilıman çevrim sürecinde Kuzey Atlantik deniz suyuna eklenen yeni eriyen su küresel okyanus suyu sirkülasyonu miktarını azaltabilecektir. (ayrıca bakınız: Thermohaline sirkülasyonunun kesilmesi) Böyle bir azalma (Körfez akıntısının azalmasının etkisi) Kuzey Avrupa'da serinletici bir etki oluşturabilir ki bu etki de alt enlemlerdeki karın yaz boyunca alıkonmasına neden olabilir. Yaygınlaşmış bir buzul dönemi boyunca buzulların  Saint Lawrence Körfezine doğru hareket edebilecekleri ve böylece Körfez akıntısını tıkama olasılığından yeterince uzak olabilecekleri de öne sürülmüştür.

Olumsuz geri besleme süreçleri

Buzul örtüleri, buzul dönemleri boyunca üzerinde bulundukları karayı aşındıran formlardır. Bir zaman sonra, bu durum deniz seviyesi üzerindeki karayı azaltacak ve böylece buzul örtülerinin üzerinde oluşacağı boşluk miktarı da azalacaktır. Bu durum, beyazlanma geri beslemesini azaltır, buz örtüleri bir yandan oluşurken diğer yandan deniz seviyesi aşağıya düşer.
Buzulun büyümesiyle birlikte kuraklığı artıran diğer bir etken, mevcut yağış miktarının azalmasıyla buzullaşmanın devamlılığıdır. Buzullaşmanın geri çekilmesi böylece teşvik olur veya diğer bir süreç buzulun ilerlemesi yönünde benzer ters olumlu beslemeyle güçlendirilebilir.
Nature Geoscienceda yayımlanan araştırmaya göre, insanın karbondioksit yayımı bir sonraki buz çağını geciktirecektir. Araştırmacılar, bugünkü ılıman buzullararası dönemin en benzerinin oluştuğu yörünge bilgisini kullanarak gelecek buzul çağının 1.500 yıl sonra başlayabileceği tahmininde bulundular. Ancak yine de mevcut CO2 yayılımının bunu geciktirecek düzeyde bulunduğunu söylemeye devam ediyorlar.

Buz çağlarının nedenleri

Uzun süreli buz çağları periyotları ve ondan daha kısa süreli buzullararası periyotların nedenleri henüz tam olarak anlaşılamamıştır. Üzerinde görüş birliği bulunan bazı etkenler şunlardır: Yeryüzü atmosferinin bileşimi, örneğin karbondioksit ve metan gazı konsantrasyonları gibi.(Daha önceden bahsedilmiş olan bu konuda önem taşıyan seviyeler, Antarktika EPICA Dome C buzul çekirdeğinde yapılan incelemelerde son 800 bin yıl için görülebilmektedir.); Milankoviç Döngüsü olarak bilinen Yeryüzünün güneş etrafındaki yörüngesindeki ve kendi ekseninin eğimindeki değişmeler; Tektonik levha hareketleri göreceli konumlanma ve kıtasal yekün ile Yeryüzünü kaplayan okyanus örtüsündeki değişiklikler rüzgârların, okyanus akıntılarının, atmosfer akımlarının değişikliğine yol açmaktadır. Güneş enerjisi çıktısındaki farklılıklar; dünya-ay sistemindeki yörüngesel dinamikler ve nispeten geniş meteorlar ve süper yanardağ püskürmelerini içeren volkanik hareketler.   
Bu etkenlerden bir kısmı bir diğerini de etkileyebilmektedir. Örneğin, Yeryüzü atmosferi konsantrasyonundaki değişimler (özelikle sera gazlarındaki konsantrasyonlar) iklimi değiştirebilir veya iklimin kendisi atmosfer konsantrasyonunu değiştirebilir. (örneğin hava aşındırma oranındaki değişimler CO2 oranını etkileyebilir.)
Maureen Raymo, William Ruddiman ve diğerleri Tibet Platosu ve Kolarado Platosunun muazzam CO2 temizleyicilikleri kapasitesi ile senozoik iklimin hatırı sayılır bir nedensel etkeni olduğunu öne sürdüler. Daha ötesinde, son 10 milyon yıl içinde miktarının yaklaşık olarak yarısı kadar yükseldiğini (CO2 temizleme kapasitesiyle birlikte) iddia ettiler.

Yeryüzü atmosferindeki değişimler

Son 100-1000 yıllık en son periyotta, insan aktivitelerinin hızla yükselmesi özellikle fosil yakıtların tüketilmesinin paralel hızla ve artışla atmosfer sera gazlarının Güneş'ten gelen ısıyı arttırıcı etki yaptığının kanıtları bulunmaktadır. Sera etkisinin küresel ısınmayı arttıran ve buzul adaları ile kutup buzullarının erimesini arttıran temel neden olduğu üzerinde görüş birliği bulunmaktadır. Dinozorların sindirim esnasında oluşturdukları metan gazının da küresel ısınmaya neden olmuş olabileceği iddialar arasında yer aldı. Dinozorların yaydığı metan gazı miktarının insanın bugün fosil yakıt kullanımı vb. etkinliklerle oluşturduğu miktarla aynı seviyede olduğu da buna eklendi. Dinozorların yok oluşu (y.n. iklim değişikliklerini oluşturabileceği belirtilen) büyük bir Gök taşı çarpmasına bağlanmaktadır.
Buz çağlarının başında sera gazlarının azaldığına ve buz katmanlarının yeniden oluştuğunda çoğaldığına dair kanıtlar bulunmaktadır. Ancak hangisinin neden veya sonuç olabileceğini tespit etmek güçtür. Kartopu dünya hipotezi geç Proterozoik boyunca dünyayı kaplayan donmaların olduğunu ve bunun atmosferdeki CO2 artışı ile sonlandığını, Kartopu dünyanın ortaya çıkışı ile kaybolması arasında CO2 miktarı arasında bağ bulunduğunu savundu.

Okyanus su seviyelerindeki değişmeler

Antik iklim rejimlerine bir diğer önemli katkı; kıtasal konum, deniz seviyeleri ve tuzluluk oranlarıyla birlikte diğer etkenlerle birlikte okyanus akıntılarındaki çeşitlenmelerdir. Bu etkenler soğutma (y.n. Antarktika buzulunun oluşmasına yardımcı) ve ılıtma (y.n. Kuzey (boreal) iklimlerine karşın Britanya adalarını ısıtması gibi) etkileri bulunmaktadır. Bundan yaklaşık 3 milyon yıl önce Panama Kıstağının kapanması Atlantik ve Pasifik okyanusları arasındaki değişik sıcaklıklardaki su değişimini sonlandırarak Kuzey Amerika'daki bugünkü güçlü buzullaşma periyotunu başlatmış olabilir.
İncelemeler mevcut okyanus kararsızlıklarının son buzullaşma salınımlarında hesaba katılmasını önermektedir. Son buzullaşma periyotu boyunca deniz seviyesi 20–30 m. kadar su özellikle kuzey yarıküre buzul tabakaları tarafından çekildi. Buz toplandığında ve deniz seviyesi aniden alçaldığında Bering Boğazından su akışı (Sibirya ve Alaska arasındaki boğaz bugün ~50 m derinliğe daralmıştır.) azaldı ve Kuzey Atlantik'ten su akışı artış gösterdi. Bu durumda Atlantik'teki thermohaline sirkülasyon yeniden bir biçim alarak Arktik'e ısı transferi arttı, kutup buzul birikimini eritti ve diğer kıtasal buzul örtülerini azalttı. Deniz seviyelerindeki suyun yeniden yükselmesi kuzey yarı küre buzulundan gelen bir etkiyle Pasifikten daha soğuk olan suyun girişini yeniden getirdi.

Tibet platosunun yükselişi ve dağlık alanların üzerinin karla kaplanışı

Matthias Kuhle'nin Buzul Çağı gelişim teorisi Buzul Çağları boyunca Son Buzul Maksimumunda Tibet Platosunun buzlarla kaplı oluşunu öne sürdü. Kuhle'ye göre, Tibet plaka tektoniğinin yükselmesi karlanma hattını çıplak alanlarda %70 daha fazlaya ulaşan bir beyazlaşmaya neden olarak c. 2.400.000 km² daha geniş bir alana ilerletti. Güneş'ten alınan enerjinin yeniden uzaya yansıtılması küresel bir soğumayla sonuçlandı ve pleistosen buzul çağını tetikledi. Bu alan tropikal altı enlemde bulunduğundan yüksek enlemlere göre 4-5 kat daha fazla güneşlenme almaktaydı ki Yeryüzünün en sıcak yüzeyi soğuyan bir yüzeye dönüştü.
Kuhle, buzullaşmalararası periyotları yeryüzü yörüngesindeki çeşitlenmelerin yıl açtığı 100,000 yıllık ışınım döngüleriyle açıklamaktadır. Kıyaslamalı olarak önemsiz görünen ılınma, İskandinav ve Tibet topraklarındaki buzul alanlarının azalmasıyla birleştiğinde (daha az bir yüzölçümüne) yüksek miktarda binen buzul yükü karaların üzerindeki buzulun çözülmesiyle sonuçlandı.

Volkanların yükselişi

Volkanik püskürmeler buzul çağı periyotlarının başlaması ve/veya bitmesinde etkili olmuş olabilir. Paleoiklim boyunca, CO2 düzeyleri bugünkünden iki veya üç kez daha fazla idi. Volkanlar ve kıtasal tabakalardaki hareketler atmosfere yüksek miktarda CO2 salınmasına yol açmıştır. Volkanların çıkardığı karbondioksit muhtemelen periyotlara etkide bulunmuştur.  Paleosen Eosen Isı Maksimumuna getirilen bir açıklama denizaltındaki volkan patlamalarının klatratlardan metan ortaya çıkarması ve bunun da hızlı ve yüksek miktarda sera etkisine yol açmasıdır. Bahsedilen zamanlarda volkan püskürmelerinin olduğuna kanıt bulunmaması bunun gerçekleşmediğini de kanıtlamamaktadır.

Acocagua ve Tupungato dolaylarındaki yarı kurak Andlardaki son buzul periyotu

Özel derecede ilginç bir iklim değişikliği buzullaşma dönemleri içinde yarı kurak Andlarda yaşandı. Mevcut iklimle kıyaslandığında beklenen sıcak düşüşü, burada kayda değer bir yağışa yol açtı. Bu nedenle, günümüz araştırmaları tropikal altı Acocagua kitlesi (6,962 m.)'nde bir 'buzullaşma akımı' tipi yoğun bir buzullaşma olduğunu göstermektedir.
Buzulların günümüzde ender olarak 10 km genişliğe ulaştığı yerlerde karlanma hattı (ELA) 4,600 m. yüksekliğe ulaşmakta iken o zaman bu yükseklik 3,200 m.'ye düştü. Buna göre bir yıl içindeki sıcaklık düşüşü yaklaşık 8.4 °C'dir ve bir yağış artışı olmuştur. Bağlantılı olarak, buzul zamanlarındaki iklim nem kuşağı bugün için birkaç enlem daha öteye yerleşmiştir.